Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Darius RuDinskas
SKAITMENINĖ TECHNIKA IR ELEKTRONINIŲ PRIETAISŲ SISTEMOS
Vilnius „Technika“ 2012
Studijų programų atnaujinimas pagal ES reikalavimus, gerinant
studijų kokybę ir taikant inovatyvius studijų metodus
Projekto kodas VP1-2.2-ŠMM 07-K-01-023
Darius RuDinskas
SKAITMENINĖ TECHNIKA IR ELEKTRONINIŲ PRIETAISŲ SISTEMOS
VilniAUS GEDiMinO TECHniKOS UniVERSiTETAS
Vilnius „Technika“ 2012
Mokomoji knyga
D. Rudinskas. Skaitmeninė technika ir elektroninių prietaisų sistemos: mokomoji knyga. Vilnius: Technika, 2012, 65 p. [3 aut. l. 2012 07 19]
Mokomojoje knygoje pateikiami skaitmeninės technikos ir orlaivių elektroninių prietaisų sistemų pagrindai, skirti aviacijos mechanikos inžinieriams. Ši knyga parengta pagal EASA PART–66 orlaivių techninės priežiūros licencija -vimo 5 modulio „Skaitmeninė technika elektroninėms prietaisų sistemoms“ B1 licencijos reikalavimų dalį.
Mokomoji knyga skirta aviacijos mechanikos inžinerijos specialybės studentams lėktuvų mechanikams. Ji galės būti naudinga ir kitų aviacijos specialybių studentams, aviacijos specialistams ir visiems, kurie domisi skaitmenine technika ir aviacija.
Leidinį rekomendavo VGTU Antano Gustaičio aviacijos instituto studijų komitetas
Recenzavo: doc. dr. Kazimieras Vytautas Maceika, Aviacijos technologijų katedra;
mag. asist. Ivan Suzdalev, Aviacijos prietaisų katedra
Leidinys parengtas ir išleistas už Europos struktūrinių fondų lėšas, jomis finansuojant VGTU Transporto inžinerijos, Biomechanikos ir Aviacinės mechanikos inžinerijos projektą „Studijų programų atnaujinimas pagal ES reikalavimus, gerinant studijų kokybę ir taikant inovatyvius studijų metodus“ pagal Lietuvos 2007–2013 m. Žmogiškųjų išteklių veiksmų programos 2 prioriteto „Mokymasis visą gyvenimą“ VP1-2.2-ŠMM-07-K priemonę „Studijų kokybės gerinimas, tarptautiškumo didinimas“. Projekto kodas Nr. VP1-2.2-ŠMM 07-K-01-023, finansavimo ir administravimo sutartis Nr. VP1-2.2-ŠMM-07-K-01-023.
VGTU leidyklos TECHNIKA 1360-S mokomosios metodinės literatūros knygahttp://leidykla.vgtu.lt
Redaktorė Jūratė BalčiūnienėMaketuotoja Daiva Šepetauskaitė
eISBN 978-609-457-246-3doi:10.3846/1360-S
© Darius Rudinskas, 2012© Vilniaus Gedimino technikos universitetas, 2012
3
Turinys
1. Skrydžio instrumentai .............................................................................. 41.1. Pagrindiniai skrydžio instrumentai ................................................. 5
2. Duomenų keitimas ................................................................................. 102.1. Analoginiai ir skaitmeniniai signalai ............................................ 102.2. Keitimas „analogas-skaičius“ ....................................................... 112.3. Keitimas „skaičius-analogas“ ....................................................... 12
3. Orlaivių duomenų magistralės ............................................................... 154. Kompiuterio struktūra ............................................................................ 20
4.1. Informacijos matavimo vienetai ................................................... 204.2. Skrydžio valdymo sistemos kompiuteris ...................................... 23
5. Statinei elektrai jautri įranga .................................................................. 345.1. Bendrosios žinios apie elektrostatinei elektrai
jautrius prietaisus .......................................................................... 345.2.Jautrumas elektrostatinei įtampai .................................................. 38
6. Apsauga nuo elektrostatinės iškrovos .................................................... 426.1. Įspėjamieji užrašai ir etiketės ....................................................... 426.2. Darbo vietų reikalavimai ............................................................. 436.3. Elektrostatikai jautrių įrenginių techninė priežiūra ...................... 486.4. Statinei elektrai jautrių spausdintinių plokščių išėmimas ............ 506.5. Statinei elektrai jautrių spausdintinių plokščių įstatymas
į įrenginį ........................................................................................ 516.6. Elektroninių monitorių techninė priežiūra .................................... 526.7.Išoriniai orlaivių statinės elektros iškrovikliai .............................. 53
7. Programinės įrangos kontrolė ................................................................ 547.1. Programinės įrangos klasifikacija ................................................. 547.2. Programinės įrangos sertifikavimas .............................................. 577.3. Programinės įrangos atnaujinimas ................................................ 597.4. Autoritetingų organizacijų direktyvos ......................................... 63
Literatūra .................................................................................................... 65
1. SkRyDžio inStRumentai
Nors iš pirmo žvilgsnio nėra akivaizdu, galima sakyti, kad šiuolaikinis orlaivis be elektroninių sistemų, padedančių įgulai valdyti orlaivį, paprasčiausiai neskristų. Avionikos sistemos (taip vadinami orlaivio elektroniniai įrenginiai ir sistemos) yra naudojamos daugelyje orlaivio vietų, pradedant orlaivio prietaisais ir baigiant orlaivio navigacijos ir ryšio sistemomis. Faktiškai orlaivis su šiuolaikiška „fly-by-wire“ sistema be elektronikos įrenginių negalėtų pakilti nuo žemės.
Šiame skyriuje trumpai supažindinsime su pagrindiniais skrydžio instrumentais, reikalingais tokiems parametrams kaip orlaivio greitis, padėtis erdvėje ir kursas, vaizduoti. Galiausiai supažindinsime, kaip skrydžio informacija gali būti pateikiama pilotams naudojant integruotas instrumentų sistemas ir informacinius vaizduoklius, kurie pateikti 1.1 paveiksle.
1.1 pav. Airbus 350XWB skrydžio instrumentai ir vaizduokliai
5
Kiekviename orlaivyje pirmo svarbumo sistema (ar sistemos) yra naudojamos matuoti ir pilotams pateikti informaciją apie orlaivio padėtį ore, kursą, aukštį ir orlaivio greitį. Senuose orlaiviuose šie instrumentai buvo paprasti mechaniniai ar elektromechaniniai įrenginiai. Iš tikrųjų, kai skrendama pagal vizualaus skrydžio taisykles (VFR – Visual Flight Rules), o ne pagal instrumentinio skrydžio taisykles (IFR – Instrument Flight Rules), pagrindinis pilotų informacijos šaltinis yra vaizdas už pilotų kabinos lango. Šiuolaikinės modernios avionikos ir vaizduoklių technologijos, papildytos skaitmenine logika ir kompiuterinėmis sistemomis, leidžia skristi naudojantis vien prietaisais.
Pilotams informacija apie orlaivio skrydžio parametrus (esamą kursą, oro greitį ir aukštį) pateikiama naudojant skirtingus prietaisus. Šiuolaikiniuose orlaiviuose naudojami elektroniniai keitikliai, elektroniniai vaizduokliai ir indikatoriai. Dažniausiai tai yra elektroninės spinduliuotės vamzdeliai (CRT – Catode Ray Tube) ir skystųjų kristalų (LCD – Liquid Crystal Display) vaizduokliai. Orlaiviai, kuriuose naudojami minėti duomenų vaizdavimo įrenginiai, vadinami „glass cockpit“. Šiuolaikiniai keleiviniai orlaiviai turi kelis tokius vaizduoklius, kurie dar vadinami pirminiais skrydžio vaizduokliais ir daugiafunkcinis vaizduokliais. Juos galima sukonfigūruoti norimai informacijai vaizduoti.
1.1. Pagrindiniai skrydžio instrumentai
Psichologinis, protinis ir fizinis lakūnų krūvis skrendant yra didelis. Jis labai priklauso nuo racionalaus prietaisų sutalpinimo kabinoje ir orlaivio vairų įtaisymo, kabinos apšvietimo, ventiliacijos ir kitų veiksnių. Per daug metų susidarė visos kabinos ir jos prietaisų komponavimo tradicijos.
Mažesniame orlaivyje yra mažiau prietaisų, bet jie nevienodai svarbūs. Reikalingiausieji prietaisai yra tiesiai prieš lakūną, kabinos prietaisų lentoje (1.2 pav.).
6
1.2 pav. Nedidelio lėktuvo kabinos prietaisai
Lakūnai retai turi galimybę skristi vizualiai. Ne visada būna geras oras, gali tekti skristi naktį. Net maži orlaiviai turi užtektinai valdymo ir navigacijos prietaisų. Skrendant svarbiausia palaikyti reikiamą orlaivio padėtį erdvėje ir žinoti, kokiame aukštyje, kokiu greičiu ir kur skrendi.
Nedidelis lėktuvas gali skristi pagal prietaisus (IFR), turėdamas šešis pagrindinius prietaisus. Pirmieji keturi iš jų yra tiesiai prieš lakūną, prietaisų lentoje. Orlaivio padėtį horizonto atžvilgiu rodo padėties rodiklis (AI – Attitude Indicator), dažnai vadinamas aviahorizontu. Skrydžio kryptį rodo kurso prietaisas (DI – Direction Indicator). Barometrinį aukštį rodo aukštimatis (ALT – Altimeter), indikatorinį orlaivio greitį – greitmatis (ASI – Airspeed Indicator). Tradiciškai visi šie prietaisai išdėstyti raide T (1.2 pav.).
Turint tik pagrindinius prietaisus, sunku išlaikyti orlaivį trajektorijoje. Be šių keturių prietaisų, labai reikalingas vertikalaus greičio matuoklis (VSI – Vertical Speed Indicator), dažnai vadinamas variometru, ir posūkio rodiklis (TI – Turn Indicator). Šiuolaikiniuose orlaiviuose vietoje posūkio rodiklio TI naudojamas panašiai veikiantis posūkio koordinatorius (TC – Turn Coordinator). Abiejuose šiuose
7
prietaisuose arba rodiklyje AI būna gulsčiukinis balanso rodiklis (BI – Balance Indicator). Dar geriau, kai mažesnieji orlaiviai turi paprasčiausias radionavigacijos priemones, pirmiausia radijo kompasą ADF ir radionavigacijos sistemos VOR imtuvą. Tada orlaivis gali skristi pagal prietaisus nedaug nukrypdamas nuo kelio linijos net pučiant stipriam šoniniam vėjui. Šių priemonių rodikliai taip pat yra prieš lakūną. Prietaisų lentos kamputyje būna laikrodis L, gali būti radijo žyminių lemputės.
Skrendant reikia ne tik valdyti orlaivio padėtį erdvėje, bet ir jo variklio trauką. Kabinoje reikalingas nors vienas variklio kontrolės prietaisas, pavyzdžiui, sūkių dažnio matuoklis (RPM – Rate Per Minute) – tachometras (1.2 pav.).
Mažame orlaivyje yra ir kiti reikalingi įrenginiai: elektros sistemos jungikliai, radijo ryšio stoties ir radijo atsakiklio valdymo pultai, atstumo matuoklio DME rodiklis, variklio valdymo svirtis, gali būti palydovinės navigacijos GPS imtuvas ir kt. Jie įtaisyti patogioje lakūnui vietoje, nebūtinai prietaisų lentoje.
Didesniame orlaivyje prietaisų yra daugiau, nes jie skraido didesniais nuotoliais blogesnėmis oro sąlygomis. 1.3 paveiksle parodyta dviejų lakūnų orlaivio kabinos prietaisų išdėstymo schema. Zonose IA ir IB yra reikalingiausi ir avariniai valdymo bei kontrolės prietaisai, kurie nuolat naudojami skrendant.
Zonoje IA, tiesiai prieš kiekvieną lakūną, yra orlaivio navigacijos ir valdymo prietaisai, pavyzdžiui, EFIS vaizduokliai. Viduryje yra variklių kontrolės prietaisai, pavyzdžiui, EICAS vaizduokliai. Čia taip pat yra pagrindinių orlaivio sistemų (degalų, hidraulinės, elektros, valdymo ir kt.), avarinio įspėjimo švieslentės. Viršutinėje zonos IA dalyje gali būti vienas ar du orlaivio automatinės valdymo sistemos (autopiloto) pultai.
Zonoje IB yra variklių valdymo svirtys, kai kurių valdymo sistemos plokštumų (užsparnių, stabilizatoriaus) valdymas, stabdžių valdymas ir kt. Zona IA vadinama prietaisų lenta. Zona IB tarp abiejų lakūnų vadinama centriniu pultu. Jame gali būti ir kiti, mažiau reikalingi prietaisai, kuriuos lengvai gali pasiekti abu lakūnai.
8
1.3 pav. Orlaivio kabinos prietaisai
Zonose II yra skrendant reikalingi, bet rečiau naudojami pagalbiniai navigacijos prietaisai, įvairių radijo sistemų pultai ir kt.
Zonoje III, kuri vadinama viršutiniu pultu, yra orlaivio sistemų (hidraulinės, valdymo, kondicionavimo, elektros, deguonies, antiledodaros, priešgaisrinės ir kt.) valdymo ir kontrolės pultai, įspėjimo sistemų garsintuvai. Čia gali būti kai kurių radijo įrenginių ir vidaus ryšio sistemos pultai, apšvietimo įjungimo jungikliai, variklių paleidimo jungikliai.
9
Pagalbiniai prietaisai yra IV zonoje, daugiausia vietos čia užima elektros tinklo saugikliai. Kiekvienas įrenginys ar prietaisas turi vieną ar daugiau automatiškai veikiančių saugiklių. Abiejuose kabinos šonuose yra deguonies kaukės.
Šiuolaikiniuose orlaiviuose beveik visą prietaisų lentą (zoną IA) užima elektroniniai informacinių sistemų vaizduokliai, jų gali būti penki, šeši ar net daugiau (1.1 pav.). Elektromechaninių prietaisų tokiuose orlaiviuose liko mažai, jie dažniausiai yra atsarginiai. Kitose zonose prietaisų išdėstymas pasikeitė nedaug.
10
2. Duomenų keitimaS
Realiame pasaulyje signalai egzistuoja dviem formomis – analogine ir skaitmenine. Skaitmeninė ir kompiuterinė technika turi gebėti operuoti abiejų formų signalais, juos naudodama kaip įėjimo ir išėjimo signalus. Abiejų formų signalams taikyti reikalingi tam tikri įrenginiai, kurie keistų analoginių signalų formą juos atitinkančiais skaitmeniniais signalais ir atvirkščiai. Šiame skyriuje pateikiamas signalų keitimas iš analoginė į skaitmeninę ir iš skaitmeninės į analoginę formas. Taip pat pateikiami orlaiviuose naudojami duomenų keitimo įrenginiai.
2.1. analoginiai ir skaitmeniniai signalai
Analoginio ir skaitmeninio signalų pavyzdžiai pateikti 2.1. paveiksle.
2.1. pav. Analoginio (a) ir skaitmeninio (b) signalų pavyzdžiai
Analoginis signalas (2.1. a pav.) sudarytas iš laike tolygiai besikeičiančios įtampos. Skaitmeninis signalas (2.1. b pav.) sudarytas iš diskrečios įtampos, kuri kinta tarp loginio „0“ (žemas arba signalo nėra) ir loginio „1“ (aukštas arba signalas yra), sekos. Kokia įtampa atitinka diskretaus signalo įtampos lygius, priklauso nuo konkrečios loginės schemos. Dažniausiai pasitaikanti loginius signalo lygius atitinkanti įtampa yra 0 V – loginis „0“, +5V – loginis „1“.
11
2.2. keitimas „analogas-skaičius“
Analoginiuose skaitmeniniuose keitikliuose (ASK) analoginė įėjimo įtampa Uin išreiškiama etaloninės įtampos Eet dalimi taip, kad gautas išėjimo kodas y1,y2,......yn atitiktų dvejetainį skaičių:
(2.1)
Čia n – dvejetainių skilčių skaičius, y1,y2,..,yn – skilčių koeficientai, kurie gali būti dviejų reikšmių: 0 arba 1.
Skilčių koeficientai, atitinkantys išėjimo kodą, gali būti gauti vienu metu n lygiagrečiuose išėjimose arba nuosekliai vienas po kito. Pagal tai keitikliai skirstomi į lygiagrečiuosius ir nuosekliuosius.
Pagrindiniai ASK parametrai yra šie: skiriamoji geba, paklaidos ir veikimo sparta. Skiriamoji geba nusakoma išėjimo skilčių skaičiumi. Pagrindinės paklaidos yra šios: diferencinis ir integrinis netiesiškumas, išreiškiamas procentais nuo maksimalios įėjimo įtampos žemiausios reikšminės skilties dalimis arba įtampos (srovės) vienetais. Netiesiškumas – tai idealios ir realios perdavimo charakteristikų skirtumas.
Kad analoginį signalą būtų galima apdoroti skaitmeniniu būdu, jį reikia pirmiausia paversti skaitmeniniu signalu, t. y. paversti jį skaičių seka, turinčia baigtinį tikslumą. Ši vertimo procedūra vadinama analogo-skaičiaus keitimu (ASK), atitinkami įrenginiai yra vadinami analogo-skaičiaus keitikliais (ASK). Į keitimą ASK mes žiūrime kaip į dviejų pakopų procesą (2.2 pav.).
2.2 pav. Pagrindinės keitiklio ASK dalys
imčių išrinkimas (diskretizavimas ) yra tolydžiojo laiko signalo keitimas į diskretinio laiko signalą, gaunamas išrenkant imtis iš tolydžiojo laiko signalo diskretiniais laiko momentais.
Periodinio (tolygaus) diskretizavimo atveju, jei xa (t) yra imčių išrinkiklio (diskretizatoriaus) įėjimas, išėjimas yra xa (nT) ≡ x(n) , čia T yra diskretizavimo intervalas.
12
kvantavimas ir kodavimas yra diskretinio laiko tolydžių reikšmių signalo pavertimas diskretinio laiko diskretinių reikšmių (skaitmeniniu) signalu. Kiekviena signalo imties reikšmė yra vaizduojama reikšme, parinkta iš baigtinės galimų reikšmių aibės. Kodavimo procese kiekviena diskretinė reikšmė yra vaizduojama b-bitų skaičiumi, kurį galime pažymėti xq(n) . Skirtumas tarp nekvantuotos imties x(n) ir kvantuoto išėjimo xq(n) yra vadinamas kvantavimo klaida.
Keitiklio veikimo sparta nusakoma įėjimo analoginės įtampos keitimo į išėjimo kodo trukme tk . Kintant įėjimo įtampai laiko atžvilgiu, dėl ribotos keitiklio veikimo spartos atsiranda papildomos dinaminės paklaidos. Didinant įėjimo signalo kitimo greičiui, dinaminė paklaida didėja. Ją galima sumažinti keitiklio įėjime prijungus analoginio signalo sekimo ir fiksavimo schemą. Kol analoginis signalas keičiamas į kodą, jo vertė įsimenama. Taip išplečiama apdorojamo įėjimo signalo dažnių spektro juosta.
2.3. keitimas „skaičius-analogas“
Skaitmeniniai analoginiai keitikliai (SAK) – tai įtaisai, skirti skaičiaus kodui pakeisti į analoginį signalą. Perdavimo funkcija, apibendrinanti SAK, rašoma taip:
(2.2)
čia Uex – išėjimo analoginis signalas, Eet – etaloninio signalo šaltinio evj, x1,x2.....xn – koeficientai, kurių reikšmė priklauso nuo įėjimo dvejetainio kodo ir gali būti 1 arba 0, n – keitiklio skilčių skaičius. SAK principinę schemą sudaro keturios atskiros dalys (2.3 paveikslas):
2.3 pav. Skaitmeninio analoginio keitiklio sutartinis grafinis žymuo (a) ir principinė schema su srovės jungikliais (b)
13
Etaloninis šaltinis; elektroninių jungiklių K, kurie gali būti vienoje iš dviejų padėčių, rinkinys; stabilių ir tikslių rezistorių R rinkinys; sumuojantysis išėjimo stiprintuvas A. Keitiklius galima sudaryti dvejopai: naudojant arba srovės, arba įtampos jungiklius.
Pagrindinius skaitmeninių analoginių ir analoginių skaitmeninių keitiklių parametrus apibrėžia standartas.
Skilčių skaičius n lygus SAK įėjimo maksimalaus kodinių derinių skaičiaus dvejetainiam logaritmui. Skilčių seka vadinamas keitiklio skiriamąją geba bitais.
Aukščiausia reikšminė skiltis – skaitmeninio kodo skiltis, į kurią patenkanti įtampa sukelia didžiausią išėjimo analoginio signalo pokytį.
Žemiausia reikšminė skiltis – skaitmeninio kodo skiltis, į kurią patenkanti įtampa sukelia mažiausią išėjimo analoginio signalo pokytį.
Labai svarbūs keitiklio parametrai, nusakantys jo, kaip analoginės aparatūros elemento, tiesiškumą ir paklaidas. Šie nustatymai išmatavus keitiklio perdavimo charakteristika 2.4 pav. (a).
2.4 pav. SAK keitiklio perdavimo charakteristika įvairiais keitiklio netiesiškumo atvejais (a) ir pereinamieji procesai,
vykstantys įjungiant SAK (b)
Jei į SAK įėjimą patenka didėjanti kodų seka, tai išėjimo įtampa turėtų kisti šuoliukais, kurių aukštis idealiu atveju lygus kvantui h arba
14
Užrs vertei. Linija, jungianti šių šuoliukų vidurinius taškus, idealaus tiesiško keitiklio atveju turėtų būti tiesė. Tačiau praktiškai dėl gamybos technologinių režimų sklaidos keitiklio perdavimo charakteristika yra daugiau ar mažiau nutolusi nuo tiesės. 2.4 pav. (a) matyti, kad labiausiai ši charakteristika nutolusi nuo tiesės tuomet, kai keitiklis nemonotoniškai netiesiškas. Perdavimo charakteristika nustatoma eksperimentiškai, matuojant SAK parametrus. Geriausiai SAK parametrus galima nustatyti iš tiesės, brėžiamos taip, kad ji būtų minimaliai nutolusi nuo visų įėjimo įtampos kvantų vidurinių taškų.
SAK veikimo sparta įvertinama nusistovėjimo laiku tnus ir maksimaliu keitimo dažniu fk max. Keitiklio išėjimo analoginio signalo nusistovėjimo laikas – tai laiko intervalas nuo skaitmeninio signalo perdavimo į įėjimą momento iki momento, kai analoginis išėjimo signalas patenka į nusistovėjusio režimo sritį.
Maksimalus keitiklio dažnis – tai toks įėjimo skaitmeninio signalo pasikeitimo dažnis, kuriam esant keitiklio paklaidos neviršija leistinų dydžių.
15
3. oRlaivių Duomenų magiStRalėS
Orlaiviuose yra labai daug įvairiose vietose įtaisytų įrenginių ir sistemų, kurie signalus siunčia ne tik kabinos prietaisams, bet ir vieni kitiems. Tokie įrenginiai ir sistemos nėra visiškai autonomiški. Jiems veikti reikia signalų iš kitų prietaisų ir sistemų, arba jie patys siunčia signalus kitiems įrenginiams ir į kabinos rodiklius. Kiekvieną signalą siunčiant atskiru laidu, bendras po visą orlaivį išraizgytų brangių ir sunkių laidų ilgis siekia kelis šimtus kilometrų. Tiek jų yra dideliame senesniame orlaivyje. Orlaiviui skrendant, vieni įrenginiai signalus kitiems siunčia arba juos gauna dažniausiai ne visą laiką, o tik kada reikia. Tikrinant įrenginių ir sistemų veikimą, reikia jiems siųsti įvadinius signalus ir gauti iš jų signalus, apibūdinančius jų būklę su nuorodomis apie jų gedimo pobūdį. Dėl to reikia dar daugiau laidų. Siekiant sumažinti laidų kiekį, kur tik galima, vienu bendru keliems įrenginiams laidu siunčiami keli signalai. Labai padidinti vienu laidu siunčiamų signalų kiekį galima juos pakeitus atitinkama impulsų seka (kodu) su nuorodomis (adresu), kokiam įrenginiui tas signalas skirtas. Tada įrenginys iš bendruoju laidu atėjusių signalų atsirinks tik savąjį. Jei tokie signalai nėra nuolatiniai, juos kitiems įrenginiams galima siųsti eilės tvarka. Tokie bendri kelių įrenginių laidai, kuriais siunčiami reikalingi koduoti signalai arba duomenys, vadinami duomenų magistralėmis. Galima sakyti, kad duomenų magistralės yra kertinis orlaivio įrenginių ir sistemų akmuo. Jos orlaiviuose buvo pradėtos naudoti tik pradėjus gaminti puslaidininkinius schemų elementus ir ištobulinus signalų perdavimą skaitmeniniu būdu.
Pagal duomenų siuntimo būdą magistralės skirstomos į vienpuses ir dvipuses. Perduodant signalus vienpuse magistrale, vienas įrenginys juos siunčia, o kiti juos priima. Gauti signalų ta pačia magistrale įrenginys negali. Jei tais pačiais laidais keli įrenginiai signalus gauna arba juos perduoda (keičiasi signalais tarpusavyje), toks signalų perdavimo būdas vadinamas dvipusiu. Orlaiviuose signalai perduodami metaliniais laidais arba šviesolaidžiais. Norint perduoti signalus duomenų magistralėmis, orlaivio įrenginys juos turi pakeisti atitinkamu
16
kodu. Priimtą signalą reikia iškoduoti, todėl įrenginys turi turėti papildomas schemas, kurios tai daro. Reikalingi ir papildomi įrenginiai, tvarkantys signalų (duomenų) perdavimo eilę iš vienų įrenginių kitiems, taip pat siunčia tuos signalus kabinos prietaisams. Kad įrenginiai ir sistemos tiktų įvairios konstrukcijos ir paskirties orlaiviuose, reikia standartizuoti signalų kodavimo būdą. Tai neigiamos duomenų magistralės savybės, bet jos mažai sumenkina tokius pranašumus kaip daug mažesnis laidų skaičius, galimybė tvarkyti signalų, taip pat ir nuolatinių, perdavimo seką, vykdyti įrenginių, sistemų ir pačios duomenų magistralės savikontrolę ir kt.
Duomenų magistralės skiriasi viena nuo kitos duomenų perdavimo ir kodavimo būdu ir jų perdavimo greičiu. Tobulėjant orlaivio įrenginiams ir sistemoms, atsiranda naujų duomenų magistralių reikalavimų. Reikia, kad ir senesni įrenginiai patikimai veiktų, todėl orlaivyje gali būti kelios skirtingos duomenų magistralės.
Civilinėje aviacijoje viena iš seniausiai naudojamų duomenų magistralių yra ARINC 429. Tai vienpusė magistralė, kur vienas įrenginys siunčia signalus kitiems, jų gali būti iki 20. Magistralė – tai du susukti laidai, kurie yra ekranuojami. Ekranas įžeminamas laidų galuose ir jungčių vietose.
Skaitmeniniai duomenys magistralėmis perduodami dvejetainėje sistemoje, siunčiant elektros impulsų seką, vadinama žodžiu. Vienas impulsas (informacijos vienetas) vadinamas bitu. Tas pats skaitmuo dešimtainėje sistemoje gali reikšti vienetus, dešimtis, šimtus ir t. t., atsižvelgiant į jo vietą (poziciją) skaičiuje. Skaitmeniniame žodyje impulso reikšmė taip pat priklauso nuo jo vietos. ARINC 429 duomenų magistralėmis informacija siunčiama žodžiais, kuriuose yra 32 bitai informacijos. Žodžio ilgis 320 μs (3.1 pav.).
17
3.1 pav. ARINC 429 signalo struktūra; a) DME duomenys, b) radijo aukštimačio duomenys
Pirmieji 8 kiekvieno žodžio bitai vadinami etikete. Jie apibūdina žodyje esančios informacijos rūšį, pvz., DME nuotolis (3.1 pav. a) ar radijo aukštimačio aukštis (3.1 pav. b). 9 ir 10 bitai vadinami adresu. Adresai nurodo, koks įrenginys siunčia duomenis ir kad šie duomenys skirti tik vienam iš daugelio įrenginių. Bitais nuo 11 iki 29 perduodama konkreti duomenų, nurodytų etiketėje, reikšmė, pvz., DME atstumas jūrmylėmis. Perduodant duomenis, dažnai reikia nurodyti papildomą informaciją, pvz., skaičiaus pliusą ar minusą, platumos šiaurę ar pietus ir t. t. Perduodamus duomenis reikia pažymėti, kai jie yra siunčiami įrenginiui veikiant savikontrolės būdu ir pan. Šiam tikslui skirti 30 ir 31 bitai, vadinami signalo ženklu. Paskutinis bitas naudojamas paprasčiausiai tikrinti klaidas žodyje. Vienas iš tokių būdų yra suskaičiuoti vienetų skaičių žodyje prieš jį išsiunčiant ir, jeigu jis yra neporinis, pabaigoje žodžio pridėti vieną papildomą „vieneto“ impulsą. Kai vienetų skaičius žodyje yra porinis, siunčiamas papildomas „nulio“ impulsas. Toks paskutinis bitas todėl ir vadinamas poriškumo bitu. Kitas įrenginys, gavęs atsiųstą žodį, tikrina poriškumą (skaičiuoja vienetus). Jei suskaičiuotas vienetų skaičius yra neporinis, siunčiant signalą įvyko klaida ir tokių duomenų įrenginys nenaudoja.
18
ARINC 429 yra lėtai veikianti magistralė. Atsižvelgiant į sąlygas, duomenų perdavimo greitis yra 12–14,5 kilobitų, arba 100 kilobitų per sekundę. Moduliacija yra dvipolė, nes grįžtama į nulį. Signalai turi tris lygius: žemą, aukštą ir nulinį. Loginis vienetas perduodamas aukštu (+10 V) lygiu, sugrįžtant į nulį. Loginis nulis perduodamas žemu (–10 V) lygiu, sugrįžtant į nulį (3.2 pav.).
3.2 pav. ARINC 429 duomenų moduliacija
Jungiant ARINC 429 duomenų magistralėmis kelis įrenginius, reikia tiesti atskirus laidus signalams gauti ir priimti. Kai šia duomenų magistrale sujungti keli įrenginiai, pvz., keturi, norint prijungti dar vieną įrenginį, tenka tiesti daug papildomų laidų (3.3 pav.).
3.3 pav. Įrenginių susiejimas ARINC 429 duomenų magistrale
Didesniuose orlaiviuose, kur yra daug įrenginių arba kai prireikia prijungti kitus, ARINC 429 duomenų magistralių gali būti daug, pvz., lėktuvai „Boeing-757“ ir 767 jų turi apie 150.
19
Tobulesnės dvipusės duomenų magistralės MIL-STD-1553B naudojamos kariniuose orlaiviuose, jos analogas yra ARINC 629 (DATAC), kuri naudojama lėktuvuose „Boeing-777“ ir kituose naujesniuose orlaiviuose. Pradedamos naudoti duomenų magistralės, kuriomis signalai perduodami šviesolaidžiais. Tai sumažina laidų svorį ir kainą, labai pagreitina duomenų perdavimą ir daro duomenų magistrales beveik nejautrias trukdžiams.
ARINC 629 duomenų magistralė yra dvipusė. Ja tarpusavyje susieti keli įrenginiai, kurie tais pačiais laidais gali siųsti signalus kitiems įrenginiams ir gauti signalus iš tų įrenginių (3.4 pav.).
Perduodant signalus tokiomis duomenų magistralėmis, laidų yra daug mažiau. Naujas įrenginys F prie kitų veikiančių prijungiamas labai paprastai, nors veikimo programą tenka patikslinti. Naudojant ARINC 429 duomenų magistralę, naują įrenginį F su kitais reikėtų sujungti atskirais laidais, nes tik tada tarp jų būtų galimas dvipusis ryšys.
3.4 pav. Įrenginių susiejimas ARINC 629 duomenų magistrale
Kiekvienas įrenginys, sujungtas ARINC 629 duomenų magistrale, gali gauti arba siųsti duomenis kitiems programiniu būdu suderinta tvarka, kad netrukdytų vieni kitiems. Viena magistrale sujungtų įrenginių gali būti iki 120, magistralės ilgis gali būti iki 100 m. Skaitmeniniame žodyje yra 20 bitų, pirmieji trys iš jų skirti sinchronizuoti, 16 skirti duomenims, o paskutinis – poriškumui tikrinti. Vieni skaitmeniniai žodžiai perduoda duomenis, kiti komandas, dar kiti – sistemos būklę. Duomenų perdavimo greitis siekia 1 MHz. Vietoje metalinių laidų galima naudoti šviesolaidžius su atitinkamais signalų keitikliais, tada duomenų perdavimo greitis gali padidėti iki 100 MHz.
20
4. komPiuteRio StRuktūRa
4.1. informacijos matavimo vienetai
Mažiausiam informacijos vienetui bitui kompiuterio atmintinėje skiriamas vienas elementas. Jam būdingos dvi būsenos, atitinkančios tu galimus atsakymus į klausimą. Pavyzdžiui, jei elementas magnetinis, tai jo būsenos gali būti: įmagnetintas (TAIP) ir išmagnetintas (NE). Jeigu atminties elementas – kondensatorius, galintis išlaikyti elektros krūvį, tai jo būsenos tokios: įkrautas (TAIP), iškrautas (NE). Taigi pats mažiausias kompiuterio atminties elementas įsimena vieną mažiausią informacijos vienetą – bitą, kurį galima išreikšti vienu dvejetainės abėcėlės simboliu: nuliu ar vienetu.
Bitas – kompiuterio atmintinės talpos mažiausias matavimo vienetas. Jis žymimas mažąja b raide.
Praktikoje dažniau vartojamas didesnis matavimo vienetas baitas.Baitas – kompiuterio atmintinės talpos matavimo vienetas, kurį
sudaro aštuoni bitai: 1 B = 8 b.Spausdintame tekste 1 baitas atitinka vieną spaudos ženklą: raidę,
skaitmenį, skyrybos ženklą.Maždaug tūkstantį kartų didesnis vienetas vadinamas kilobaitu: 1
KB (kilobaitas) = 210 = 1 024 B.Kompiuteryje vartojami dvejetainiai skaičiai, todėl čia netinka
metrinė (dešimtainė) sistema. Tačiau ieškoma šiai sistemai artimesnių dvejetainių skaičių. Pavyzdžiui, tūkstančiui artimiausias sveikasis dvejetainis skaičius yra 210 = 1 024. Susitarta šį skaičių žymėti raide K. Milijonui artimiausias sveikasis dvejetainis skaičius yra 220 = 1024´1024 = 1 048 576. Jis žymimas raide M ir vadinamas megabaitu. Milijardui – 230 = 1024´1024´1024. Jis žymimas raide G ir vadinamas gigabaitu. Taigi 1 MB (megabaitas) = 220 = 1024´1024 = 1 048 576 B (» milijonui B), 1 GB (gigabaitas) = 230 = 1024´1024´1024 = 1 073 741 824 B (» milijardui B).
21
Norint įvertinti baitais išreikštą informaciją didesniu matavimo vienetu, skaičiuojama apytiksliai: dalijama iš 1 000 (o ne iš 1 024). Taip lengviau. Analogiškai daroma ir su megabaitais bei gigabaitais.
Taip galima išmatuoti ne tik kompiuterio atmintinėje esančią informaciją, bet ir kitur, pavyzdžiui, parašytą ar išspausdintą tekstą. Šitaip informacija matuojama ir išorinėse kompiuterio laikmenose.
Kompiuteris – jau ne naujiena, apie jį girdime dažnai: rašo laikraščiai, rodo televizija, pasakoja draugai. Net jei neturime galimybių su juo padirbėti (bent jau pažaisti), vis tiek šį bei tą žinome.
Ką pirmiausia reikėtų žinoti apie kompiuterį? Visų pirma suvokti, jog jis buvo sukurtas tam, kad palengvintų
informacijos apdorojimą, bent kiek pagelbėtų žmogui jo intelektinėje veikloje. Kitaip tariant, žmogus norėjo sukurti mechanizmą, protine veikla panašų į save.
Kokias pagrindines funkcijas atlieka kompiuteris? Svarbiausios dvi. Viena – informaciją kaupti, saugoti, antra – ją
apdoroti, tvarkyti, perdirbti.Šias funkcijas atlieka pagrindinės kompiuterio dalys (įrenginiai):
atmintinė ir procesorius. atmintinė – tai kompiuterio viduje ar išoriniuose įrenginiuose
esanti vieta, kurioje saugoma informacija.Kadangi kompiuterio atmintinėje informacija kaupiama, tai iš
karto kyla klausimas: kaip ją išmatuoti. Jau praeitame skyriuje kalbėjome apie informacijos matavimą, kai norėjome sumažinti nežinojimo lygį. Čia mums rūpi visai kas kita. Galėtume sakyti, mums rūpi grynai fizikinė talpa: kiek informacijos telpa kompiuterio atmintinėje (dažnai sakoma trumpiau – tiesiog kompiuteryje), kiek kuri nors informacijos porcija užima joje vietos ir pan.
Mažiausiam informacijos vienetui bitui, kuris gaunamas pasirinkus vieną iš dviejų vienodai galimų atsakymų į klausimą, kompiuterio atmintinėje skiriamas vienas elementas. Jam būdingos dvi būsenos, atitinkančios du galimus atsakymus į klausimą. Pavyzdžiui, jei elementas magnetinis, tai tokios jo būsenos gali būti: įmagnetintas (TAIP) arba išmagnetintas (NE). Elementas gali veikti ir kitokiu prin
22
cipu – mums svarbu tik tai, kad jis turi dvi aiškiai apibrėžtas būsenas. Taigi pats mažiausias kompiuterio atmintinės elementas įsimena vieną mažiausią informacijos vienetą – bitą.
Šioms būsenoms žymėti patogiausias būdas – nulis ir vienetas. Taigi įmagnetintą elementą (TAIP) atitinka vienetas, o išmagnetintą (NE) – nulis.
Kompiuterio atmintinės talpos mažiausias matavimo vienetas vadinamas bitu.
Tačiau bitas – labai mažas informacijos matavimo vienetas. Todėl praktikoje paprastai vartojami didesni.
Baitas – tai kompiuterio atmintinės talpos vienetas, kurį sudaro aštuoni bitai.
Spausdintame tekste vienas baitas atitinka vieną spaudos ženklą: raidę, skaitmenį, skyrybos ženklą.
Kompiuterio atmintinės talpa vis didėja, todėl reikia vis didesnių matavimo vienetų. Maždaug tūkstantį kartų didesnis vienetas vadinamas „K baitu“ (šnekamojoje kalboje dažnai sakoma „kilobaitas“, bet tai netikslu, nes jis nėra tiksliai tūkstantį kartų didesnis).
1 Kbaitas = 210 = 1 024 baitams (apytiksliai 1 tūkstantis baitų). Iš matematikos ir fizikos jūs žinote metrinę sistemą. Tikriausiai
prisimenate, kad sudurtinio pavadinimo pirmoji dalis „kilo-“ reiškia „tūkstantis“: kilometras – tūkstantis metrų, kilogramas – tūkstantis gramų.
Metrinė matų sistema yra dešimtainė. Kompiuteryje vartojami dvejetainiai skaičiai, todėl čia ne itin tinka metrinė sistema. Tačiau ieškoma šiai sistemai artimesnių dvejetainių skaičių. Pavyzdžiui, tūkstančiui artimiausias sveikasis dvejetainis skaičius yra 210 = 1 024. Susitarta šį skaičių žymėti raide K. Taigi 1 024 baitų kiekis žymimas 1K, 2 048 – 2K, 4 096 – 4K ir t. t.
Milijonui artimiausias sveikasis dvejetainis skaičius yra 220 = 1024 × 1024 = 1 048 576. Jis žymimas raide M ir vadinamas „Mbaitu“.
Milijardui – 230 = 1024 × 1024 × 1024. Jis žymimas raide G. Kompiuteryje informacijos užimama vieta paprastai nurodoma
baitais. Dažniausiai tai būna didelis skaičius. Norint įvertinti Kbaitais,
23
skaičiuojama apytiksliai: dalijama iš 1000 (o ne iš 1 024). Taip lengviau. Analogiškai daroma ir su Mbaitais bei Gbaitais.
Šitokiu būdu galima išmatuoti ne tik kompiuterio atmintinėje esančią informaciją, bet ir kitur, pavyzdžiui, parašytą ar išspausdintą tekstą. Šitaip informacija matuojama ir išorinėse kompiuterio laikmenose: diskuose, diskeliuose.
Kompiuterio atmintinę patogu skirstyti į vidinę ir išorinę. Asmeninių kompiuterių vidinė atmintinė būna nelabai didelė – nuo kelių dešimčių K baitų iki kelių M baitų. Prie šių kompiuterių galima prijungti daug talpesnę, bet lėtesnę išorinę atmintinę: diskus, diskelius, kompaktinius diskus. Juose telpa labai daug informacijos: nuo kelių Mbaitų iki kelių Gbaitų.
4.2. Skrydžio valdymo sistemos kompiuteris
Skrydžio valdymo sistema FMS valdo lėktuvo skrydžio trajektoriją nuo jo pakilimo iki nutūpimo.
Pagrindinė kompiuterio paskirtis yra nustatyti lėktuvo padėtį erdvėje, palyginti ją su pasirinktąja ir teikti valdymo komandas autopilotui ir traukos automatui (plokštumoms ir varikliams), kad lėktuvas nenukryptų nuo trajektorijos ir laiku atskristų į paskirties vietą. Yra du pagrindiniai lėktuvo skrydžio valdymo būdai naudojant kompiuterį: direktoriais, arba komandinis, valdymas ir skrydžio trajektorijos valdymas. Valdant komandiniu būdu, FMS kompiuteris gauna informaciją apie lėktuvo padėtį erdvėje ir faktinius trajektorijos duomenis iš navigacijos prietaisų, skaičiuoja lėktuvo nuokrypas nuo pasirinktosios trajektorijos ir rodo tas nuokrypas kabinos prietaisuose. Lakūnas valdo lėktuvą rankiniu būdu arba naudodamas automatinę lėktuvo valdymo sistemą AFCS. Valdant lėktuvo skrydžio trajektoriją, FMS kompiuteris atlieka visas valdymo operacijas automatiškai, valdo pirmines ir antrines aerodinamines plokštumas ir variklių trauką, nustatytoje trajektorijos vietoje keičia radijo ryšio ir navigacijos įrenginių dažnius.
Dažniausiai pasitaikantis tarptautinis kompiuterio pavadinimas yra FMCS (Flight management computer system). Į kompiuterį įkraunama trijų rūšių informacija (4.1 pav.):
24
4.1 pav. FMS kompiuterio signalai
1) nuolatiniai lėktuvo duomenys. Jie būdingi tik tam lėktuvui, kuriame yra kompiuteris. Tai variklių tipas, jų traukos dydis ir sūkių dažnių ribos, degalų sąnaudos, ribinės vairų padėtys ir dar daug kitų duomenų, kurių lakūnas pakeisti negali;
2) nuolatiniai navigacijos duomenys ir skrydžio programa. Tai skrydžio trajektorijos duomenys, oro uostų ir tarpinių kelio taškų koordinatės, oro uostų KTT aukštis nuo jūros lygio ir jų kryptys (kursai), magnetinės nuokrypos, radijo švyturių ir stočių dažniai, data, laikai ir kiti duomenys. Skrisdamas lakūnas juos gali pakeisti. Skrydžio programa sudaroma prieš skrydį. Programai reikalingi duomenys periodiškai, pvz., kas 28 dienas, atnaujinami. Tada reikia įsigyti kitą kompiuterio kortelę. FMC gali turėti vidinį maitinimo elementą, kad jį išjungus neišsitrintų įkelti duomenys. Tuomet reikia tikrinti, ar šis
25
elementas dar tinkamas naudoti, ir laiku jį pakeisti. Yra tokių FMC, į kuriuos galima įkelti dvi duomenų bazes: aktyviąją ir antrinę, kuri bus naudojama vėliau. Pvz., pasibaigus aktyviosios galiojimui antrinė tampa aktyviąja. Pakeitus duomenų bazę reikia patikrinti, ar neišsitrynė anksčiau suprogramuoti maršrutai;
3) kintamieji navigacijos priemonių ir lėktuvų prietaisų duomenys. Navigacijos duomenys (polinkis, posvyris, kursas, absoliutusis aukštis, atstumas, nuokrypa nuo tūptinės ir kt.) gaunami iš inercinės sistemos ir radionavigacijos priemonių. Greičio ir aukščio signalai į FMCS ateina iš oro duomenų kompiuterio. Lėktuvo posūkio greičius apie visas tris jo ašis matuoja kampinių greičių matuokliai. Tiesines perkrovas matuoja pagreitmačiai (akcelerometrai). Į kompiuterį siunčiami signalai iš kabinos vairų ir iš valdymo plokštumų padėčių jutiklių, iš atakos kampo jutiklio ir t. t.
Kompiuterį FMCS sudaro kompiuterio modulis FMC (vienas arba du) ir valdymo pultai CDU (Control display unit).
Valdymo pultus dažniausiai turi abu lakūnai. Pultai veikia nepriklausomai vienas nuo kito, skrendant juos galima naudoti kartu ir atskirai. Valdymo pulte yra:
– klaviatūra duomenims įkelti;– mikroprocesorius, valdantis pulto veikimą;– duomenų imtuvas, priimantis signalus iš kompiuterio bloko;– ekranas, kuriame rodoma informacija;– ekrano valdymo schema. Valdymo pultų yra įvairių konstrukcijų, jų klaviatūros skirtingos,
skiriasi ir įkeliamos informacijos kiekis bei įkėlimo tvarka. Tipinio valdymo pulto CDU vaizdas iš priekio parodytas 4.2 pav.
26
4.2 pav. Skrydžio valdymo sistemos pultas CDU
Duomenys į kompiuterį ateina ir išeina skaitmeninėmis duomenų magistralėmis ARINC 429 arba ARINC 629. Kompiuterio signalai siunčiami į automatinę valdymo sistemą, kuri valdo lėktuvo plokštumas, į traukos automatą ir į informacinę sistemą, kurios vaizduokliai rodo, kaip valdoma. Įjungus komandinį FMS veikimo būdą, valdymo signalai į automatinę valdymo sistemą nebesiunčiami.
Lakūnai skrydžio programą sudaro ir skrisdami ją tikslina klaviatūra. Klaviatūra turi skaičių ir raidžių mygtukus, ištrynimo mygtuką CLR ir specialiųjų ženklų mygtukus (+,–, / ). Kiekvienas įvedamas ženklas rodomas ekrano pamatinėje (apatinėje) eilutėje, todėl surinktą komandą galima redaguoti arba ištrinti mygtuku CLR. Nuspaudus CLR trumpai, ištrinamas paskutinis įvestas simbolis. Palaikius nuspaustą CLR daugiau nei minutę, ištrinamas visas įvestas turinys. Ženklu / atskiriami skirtingi duomenys, tašku rodomos dešimtosios dalys. Pvz., įvedant aukštėjimo greitį 300 mazgų ir Macho greitį 0,68, reikia apatinėje eilutėje surinkti 300/·680. Ženklai + ir – keičia teigiamąsias įvedamų duomenų reikšmes į neigiamąsias ir atvirkščiai.
Skrydžio valdymo sistema valdo aukštėjančio (CLB), skrendančio maršrutu (CRZ) ir žemėjančio (DES) lėktuvo trajektoriją. Pulte
27
trimis klavišais galima pasirinkti šiuos skrydžio režimus, o juos pasirinkus stebėti skrydžio eigą ar įvesti kitus duomenis. Minėti skrydžio režimai reikalauja daug duomenų. Jų vienu metu neįmanoma rodyti ar įkelti, todėl šiame pulte yra 10 funkcinių klavišų, kuriais detalizuojamos kompiuterio galimybės:
INIT/REF – jį nuspaudus kompiuteris pasiruošia toliau veikti, lakūnas gali pasirinkti kitus duomenų puslapius, pažiūrėti turimus duomenis ir patikrinti sistemos veikimą prieš skrydį.
DIR/INTC – leidžia tikrinti arba tikslinti kurso duomenis skrendant.N1 LIMIT – leidžia nustatyti variklio sūkių dažnio ribas.RTE – leidžia peržiūrėti maršruto duomenis ir juos tikslinti.LEGS – rodo smulkesnių maršruto atkarpų planinius duomenis
horizontaliojoje ir vertikaliojoje plokštumose ir leidžia juos tikslinti.FIX – rodo nuotolį ir azimutą nuo lėktuvo vietos iki pasirinktojo
radijo švyturio.DEP/ARR – jį nuspaudus galima peržiūrėti oro uostų ir jų KTT
duomenis.HOLD – leidžia įkelti norimo kelio taško duomenis ir automatiš
kai skristi į jį.PROG – skrendant rodo reikalingiausius duomenis: atskridimo į
paskirties vietą laiką (ETA), degalų likutį, radionavigacijos priemonių dažnius, vėjo kryptį ir stiprumą, nuokrypą nuo kelio linijos ir pan.
EXEC – leidžia rodomus duomenis įterpti į maršruto planą.Jei sistemos vykdomai funkcijai rodyti neužtenka vietos ekrane, ji
rodoma keliuose puslapiuose. Ekrano viršuje, dešinėje pusėje trupmena rodomas atidaryto puslapio numeris (skaitiklyje), vardiklyje rodoma, kiek iš viso yra puslapių. Klavišais PREV PAGE ir NEXT PAGE galima peržiūrėti visus puslapius „atgal“ ir „pirmyn“.
Įkeliami duomenys pirmiausia pasirodo pamatinėje eilutėje. Juos galima patikrinti ir redaguoti. Norint juos įkelti į kompiuterį, reikia nuspausti atitinkamą ekrano eilutės klavišą (kairįjį ar dešinįjį), jų yra dvylika, po šešis kiekvienoje ekrano pusėje. Kairės pusės eilutės žymimos raide L, dešinės – raide R. Eilučių klavišais galima rodomus duomenis perkelti į pamatinę eilutę: kai ji tuščia, nuspaudus norimos eilutės klavišą, joje rodomi duomenys kopijuojami į pamatinę eilutę.
28
Klavišu DEL galima pašalinti duomenis iš rodomos eilutės (o tai reiškia – ir iš skrydžio plano). Jei pamatinė eilutė tuščia, nuspaudus DEL joje atsiranda užrašas DELETE. Nuspaudus DEL neteisingai, sistema neleis lakūnui padaryti klaidos.
Skrendant kompiuteris lakūnams rodo informaciją sistemos EFIS horizontaliosios padėties vaizduoklyje EHSI. Yra keli skrydžio informacijos vaizdavimo būdai, kuriuos lakūnas pasirenka EFIS valdymo pulte, pvz., FULL VOR/ILS, EXP VOR/ILS, MAP, CENTER MAP, PLAN.
VOR būdu sistema veikia skrendant maršrutu. Tada ji gauna signalų iš VOR ir DME aparatūros. ILS būdu sistema veikia tupiant, tada ji gauna signalus iš ILS ir DME aparatūros. Ar sistema veikia VOR ar ILS būdu, priklauso nuo VOR pulte nustatyto dažnio (ILS dažnių ruožas nuo 108,1 iki 111,95 MHz, dešimtosios dažnių dalys neporinės). Veikiant VOR būdu, prietaise EHSI rodoma nuokrypa nuo kelio linijos. Iki 73° šiaurės platumos ir daugiau nei 60° pietų platumos rodomas magnetinis kursas (HDG), didesnėse platumose automatiškai pradedamas rodyti tikrasis kursas. Pasirinkus EFIS pulte FULL būdą, rodoma horizontalioji padėtis 360° kampu aplink lėktuvą, lėktuvo siluetas yra EHSI centre. EXP būdu rodoma horizontalioji padėtis 70° kampu prieš lėktuvą.
Tupiant vaizduoklis EADI rodo nuokrypą nuo ILS tūptinės horizontaliojoje ir vertikaliojoje plokštumoje.
Veikiant MAP būdu, EHSI rodo lėktuvo padėtį kelio plano atžvilgiu 70° kampu prieš lėktuvą. Lėktuvo simbolis yra EHSI apačioje. EHSI rodomas vaizdas tada yra dinamiškas, jis keičiasi ir sukasi, kai lėktuvas juda. Kelio taškų ir radionavigacijos švyturių simboliai išlieka toje pačioje vietoje, bet oro uostų ir daug kitų rodomų simbolių sukasi, taip palaikoma jų orientacija. EHSI rodo lėktuvo magnetinį kursą, jo kelio liniją, tarpinių maršruto punktų ir radijo švyturių vietas ir jų šaukinius, lėktuvo judėjimą pasirinktu maršrutu. Veikiant MAP būdu, kompiuteris į EFIS siunčia duomenis apie nuotolį iki kelio taško, kelio linijos duomenis, atvykimo laiką, vėjo kryptį ir greitį, nuokrypą nuo pasirinktojo aukščio, planinius maršruto ir kitus duomenis. CENTER MAP būdu rodoma beveik tas pats, kaip veikiant MAP būdu, tik padėtis rodoma 360° kampu aplink lėktuvą. Lėktuvo siluetas
29
yra EHSI centre. Lakūnams tada lengviau stebėti lėktuvo kursą ir jo judėjimą pasirinktuoju maršrutu.
Veikimas PLAN būdu pirmiausia reikalingas norint įvesti skrydžio programą. EHSI viršutinėje dalyje rodoma kelio linija, pasirinktasis ir faktinis magnetiniai kursai, nuotolis ir atvykimo laikas iki artimiausio kelio taško, kiti duomenys. Didesnėje EHSI ekrano dalyje rodomas skrydžio planas. Konkrečiai, ką rodo EHSI, priklauso nuo kompiuterio ir EFIS valdymo pultuose klavišais pasirinktų veikimo būdų. Skrydžio planas visada rodomas padėtyje „šiaurė viršuje“, meteolokatoriaus informacija nerodoma.
Be minėtų navigacijos duomenų, kompiuteris nustato variklio sūkių dažnio ribas valdant kabinos sūkių matuoklio prietaiso indeksą. Sūkių ribas šiame prietaise gali nustatyti ir pats lakūnas rankenėle. Kai sūkių ribų indeksą valdo kompiuteris, ribos reikšmė nerodoma. Valdant rankiniu būdu, ją rodo prietaiso skaitmeninis rodiklis.
Kompiuteris bendrai veikia ir su kita skrydžio valdymo sistemos dalimi – automatine valdymo sistema AFCS. Valdant lėktuvo trajektoriją automatiškai, užtenka valdyti jo eleronus (posvyrį) ir aukščio vairą. AFCS eleronų kanalu lėktuvas valdomas horizontaliojoje plokštumoje, t. y. valdomas jo kursas. Aukščio vairo (polinkio) kanalu lėktuvas valdomas vertikaliojoje plokštumoje, t. y. valdomas skrydžio aukštis. Valdant AFCS kanalus automatiškai, signalai ateina iš FMS kompiuterio. Automatinis valdymas įjungiamas AFCS valdymo pulte MCP dviem mygtukais: V NAV (polinkio arba išilginis valdymas) ir L NAV (posvyrio arba skersinis valdymas). Šiuos valdymo būdus galima įjungti kartu arba atskirai. Į AFCS kanalus valdymo signalus galima siųsti ir iš kabinos vairų padėties jutiklių (šturvalinis valdymas CWS).
Dirbti kompiuteriu pradedama iki skrydžio. Lėktuvuose būna visokių skrydžio valdymo sistemų ir jų kompiuterių. Kompiuteriai turi savąsias darbo su jais programas, jų visų išnagrinėti neįmanoma, todėl darbą kompiuteriu apžvelgsime supaprastintai.
Įjungus kompiuterį, prasideda jo savikontrolė. Jei jos metu nustatomi gedimai, valdymo pulte CDU pasirodo pranešimas apie tai, pvz., FAIL. Jei viskas gerai, valdymo pulte pasirodo puslapis IDENT (4.3 pav.).
30
4.3 pav. Puslapis IDENT
Jame yra pagrindiniai duomenys apie lėktuvo tipą (viršutinė kairioji eilutė 1L) ir jo variklius (viršutinė dešinioji eilutė 1R). Antrojoje kairiojoje eilutėje 2L rodomas navigacijos duomenų bazės dešimties ženklų numeris: pirmosios trys raidės yra lėktuvo savininko (oro bendrovės) pavadinimas pagal ATA/IATA sutrumpinimus, ketvirtasis ženklas yra oro bendrovei skirtos duomenų bazės numeris, toliau eina duomenų bazės galiojimo laikas ir t. t. Eilutėje 4L rodomas šiuo metu veikiančios duomenų bazės programos numeris. Nuspaudus 6L mygtuką INDEX, galima iškviesti kitą puslapį INIT/REF.
Dešiniosiose eilutėse 2R ir 3R galima iškviesti naują duomenų bazę ar vėl rodyti senąją. Iškviesti galima tik ant žemės, tai darant jau sudaryta skrydžio programa pašalinama. Eilutėje 5R SUPP DATA laikinai saugomi kelio taškų, radijo švyturių ir oro uostų duomenys, kurie baigus skrydį neištrinami. Nuspaudus 6R mygtuką POS INIT, galima prieš skrydį iškviesti lėktuvo vietos ir padėties įkėlimo puslapį.
Iš puslapio IDENT galima iškviesti kitus puslapius, pvz., nuspaudus 6L pasirodo puslapis INIT/REF (4.4 pav.), kuriame toliau galima pasirinkti kitus kompiuterio ir inercinės sistemos suderinimo puslapius. Nuspaudus jame 6R (MAINT), galima kompiuterio veikimą patikrinti ant žemės ar kai lėktuvo riedėjimo greitis neviršija 20 mazgų. Nuspaudus 2L (POS), galima iškviesti inercinės sistemos suderinimo puslapį ir, stovint lėktuvui, įkrauti į ją lėktuvo koordinates ir pradinio
31
kurso duomenis (galimas savaiminis IRS derinimas, tai trunka ne mažiau kaip 10 minučių). Jei kompiuteris navigacijos informaciją gauna iš GPS, tai šiame puslapyje vietos ir laiko duomenų pakeisti negalima.
4.4 pav. Puslapis INIT/REF
Skrendant kompiuteris naudojamas visą laiką. Jis turi keturis pagrindinius veikimo būdus: aukštėjimo, maršruto, žemėjimo ir stabilizavimo.
Aukštėjant kompiuteris lakūnų CDU ekranų puslapiuose nurodo aukštį, kurio reikės laikytis skrendant maršrutu, aukštėjimo greitį, variklio sūkių dažnį ir lėktuvo padėtį artimiausio kelio taško atžvilgiu. Šie duomenys skiriasi pagal tai, koks pasirinktas aukštėjimo profilis, jų gali būti keli, pvz.:
– ekonomiškasis aukštėjimas (ECON CLB);– aukštėjimas su didžiausiu atakos kampu (MAX ANGLE CLB);– aukštėjimas valdant greitį rankiniu būdu (250 KT CLB);– aukštėjimas didžiausiu vertikaliuoju greičiu (MAX RATE CLB);– aukštėjimas veikiant tik vienam varikliui (ENG OUT CLB);– aukščio didinimas skrendant maršrutu (CRZ CLB).Skrendant maršrutu, CDU ekranuose rodomas aukštis, kuriuo
skrendama, nurodomas optimalus aukštis ir greitis, rodomi duomenys apie aukščio keitimus maršrute ir su tuo susietas degalų sąnaudas, vėjo greitis ir kryptis. Skristi maršrutu taip pat galima keliais būdais, pvz.:
– ekonomiškasis skrydis maršrutu (ECON CRZ);– skrydis didžiausiu atstumu (LRC CRZ);
32
– skrydis veikiant vienam varikliui (ENG OUT CRZ);– skrydis valdant greitį rankiniu būdu (M ·780 CRZ).Žemėjant lakūnams nurodomas žemėjimo pabaigos aukštis, greitis,
kuriuo reikia žemėti, lėktuvo padėtis artimiausio maršruto taško atžvilgiu ir kiti prognozuojami duomenys. Žemėjimo būdai taip pat gali būti keli:
– ekonomiškasis žemėjimas pagal kelio liniją (ECON PATH DES);
– ekonomiškasis žemėjimo greitis (ECON SPD DES);– žemėjimas pagal kelio liniją valdant greitį rankiniu būdu (270
KT PATH DES);– aukščio mažinimas skrendant maršrutu (CRZ DES).Kompiuteris rodo visą skrydžio eigą, skrendant į jį galima įkelti
maršruto pakeitimo duomenis. Tai rodoma šiems tikslams skirtuose ekrano puslapiuose. Puslapyje PROGRESS rodoma skrydžio eiga. Puslapyje RTE LEGS rodoma smulkesnė informacija apie maršruto atkarpą, kurios nėra maršruto puslapyje RTE. Maršruto atkarpos gali būti tikslinamos. Puslapyje ARRIVALS galima įkelti papildomus atvykimo į paskirties vietą duomenis.
Puslapyje HOLD galima pasirinkti maršruto atkarpą, kurioje skrydis stabilizuojamas, ar peržiūrėti jau įkeltą stabilizavimo būdą.
Kompiuteris gali suteikti lakūnams ir papildomos informacijos, kuri kompiuteryje laikoma nuolat. Ji gali būti sugrupuota į tris dalis: artėti reikalingą informaciją, navigacijos informaciją ir informaciją apie variklio sūkių ribojimus. Artėjimo informacijos puslapyje gali būti rodomas lėktuvo svoris, variklio sūkiai kylant į antrąjį ratą, lėktuvo greičiai atsižvelgiant į užsparnių padėtį, KTT ilgis, ILS dažnis, artėjimo į KTT kursas ir pan. Navigacijos duomenų puslapyje yra daug informacijos apie kelio taškus, oro uostus, kilimo ir tūpimo takus. Galima įkelti informaciją apie juos, jeigu tos informacijos nėra duomenų bazėje. Variklio sūkių ribojimo puslapyje lakūnai patys gali nustatyti sūkių ribas kylant, kylant į antrąjį ratą, aukštėjant ir skrendant maršrutu vietoje automatiškai nustatomų kompiuteriu. Šiame puslapyje lakūnai gali nustatyti sumažintos variklių traukos ribą kylant. Galima taip pat pasirinkti aukštį, kai nustatyta variklių traukos riba kylant pakeičiama aukštėjimo traukos riba.
33
Kompiuteris pranešimais ekrano pamatinėje eilutėje įspėja lakūnus apie dėmesio reikalaujančias skrydžio situacijas. Tokius pranešimus pagal svarbą galima suskirstyti į tris rūšis: įspėjamuosius, įspėjimus apie klaidingai įkeltus duomenis ir į informacinius. Jei vienu metu susidaro sąlygos rodyti skirtingos svarbos pranešimus, rodomas svarbesnis. Jei yra keli vienodo svarbumo pranešimai, rodomas tas, kuris atsirado anksčiau. Rodomas pranešimas pašalinamas iš pamatinės eilutės klavišu CLR, kai kurie pranešimai pašalinami pakeitus puslapį. Įspėjamieji pranešimai rodomi abiejuose valdymo pultuose. Neteisingai įkėlus duomenis, to pulto pamatinėje eilutėje pasirodo įspėjimas, jį lakūnai turi pašalinti ir pakartoti įkėlimą. Kai kurie įspėjamieji pranešimai gali atsirasti ir tuose puslapiuose, kurie tuo metu nerodomi. Tada šalia klaviatūros, prie pulto krašto, šviečia signalizatorius MSG. Kai kurie pranešimų pavyzdžiai gali būti tokie. Pranešimas DATA BASE INVALID pasirodo, kai navigacijos duomenų bazėje yra pasenę duomenys. Tada, ruošiant lėktuvą skrydžiui, duomenis reikia įkelti iš naujo, pvz., specialiu prietaisu, vadinamu duomenų įkrovikliu. Jei tai nepasiseka, kompiuterį reikia keisti kitu, kurio duomenų bazėje yra geri duomenys. Pranešimas REENTER IRS POSITION pasirodo POS INIT puslapyje. Tai gali reikšti, kad kompiuterio pulte nustatytų lėktuvo vietos koordinačių signalai nepatenka į inercinę sistemą. CDU gali turėti signalizatorių „POS“, kuris šviečia, jeigu orlaivio vieta neatitinka tikslumo reikalavimų. Konkretūs pranešimai ir jų atsiradimo sąlygos išvardytos lėktuvo kompiuterio techniniuose dokumentuose.
Šiame skyrelyje tik trumpai aprašytas lėktuvo „Boeing 737-500“ skrydžio valdymo sistemos kompiuterio veikimo principas. Visas kompiuterio ir darbo su juo aprašymas užimtų labai daug vietos, bet tai ir nereikalinga, nes jie yra skirtingų konstrukcijų. Lakūnai ir techninis personalas privalo gerai išmanyti tik savojo orlaivio skrydžio valdymo sistemos kompiuterio veikimą, jie yra tik naudotojai. FMS įrenginius gali taisyti tik gamyklos. Kompiuterio naudojimo instrukcija yra stora knyga, todėl siauros pagrindinės žinios apie kompiuterį mažai ką padės. Nepadės ir naudojimo instrukcijos skaitymas. Reikia, pasiėmus instrukciją, atsisėsti kabinoje ir mokytis praktiškai.
34
5. Statinei elektRai jautRi įRanga
5.1. Bendrosios žinios apie elektrostatinei elektrai jautrius prietaisus
Šiame skyriuje aiškinamos statinių elektros krūvių atsiradimo priežastys, aptariama orlaivyje naudojamų įrenginių, jautrių elektrostatinėms iškrovoms, speciali priežiūra. Pateikiamas pavojaus ir galimos žalos supratimas, personalo ir komponentų antistatinės saugos priemonės.
Elektros istorijos pradžią teisingiausia būtų sieti su statinės elektros tyrinėjimais XVIII a., kai statinės elektros generatoriais buvo kaupiamas elektros krūvis. Taigi statiniai elektros krūviai pradėti tyrinėti XVIII amžiuje. Tyrimai atvedė ir prie Voltos stulpo atradimo. Italas Luidžis Galvanis (Luigi Galvani, 1737–1798) pastebėjo, kad veikiami elektra varlės raumenys susitraukia. Tolesni tyrimai lėmė ir elektrofiziologijos atsiradimą.
Statinė elektra yra reiškinys, susijęs su laisvų krūvių atsiradimu, kaupimusi, išlaikymu, atsinaujinimu el. srovei nelaidžiose arba sunkiai laidžiose medžiagose. Gintaro gabalėlį įtrinkite vilnonio audeklo skiaute. Įsielektrinęs gintaras pritraukia mažas popieriaus skiauteles ar dulkes. Šią gintaro savybę pastebėjo dar senovės graikai. Gintarą jie vadino elektron – iš čia kilo žodis elektra. Statinė elektra susidaro judant skysčiui (kūnui), judant orui pro kūnus arba judant kūnams ore, judant diržinėms pavaroms, transporteriams, judant birioms medžiagoms, jas transformuojant ir pan. (pvz., tarp lėktuvo ir žemės gali susidaryti apie 100 000 V potencialų skirtumas.) Statinis elektros krūvis susikaupia elektros srovei nelaidžiose medžiagose, jos įsielektrina, todėl galima elektros iškrova. Tokia iškrova vyksta suliečiant skirtingai įelektrintas medžiagas arba kai atstumas tarp jų yra mažas. Praktiškai su statinės elektros iškrova susiduriama, kai pavaikščioję ant sintetinio kilimo ar linoleumo paliečiame durų rankeną ar kitą kurį nors laidininką. Liečiant tamsoje, galima pamatyti mažą kibirkštėlę tarp rankos ir metalinio daikto. Daug kas yra pastebėjęs kibirkštis tam
35
soje apsirengiant ar nusirengiant sintetinius ar vilnonius drabužius. Kibirkščiavimas daug intensyvesnis, jei patalpos oras sausas. Tačiau kibirkščiavimo metu nemalonių pojūčių nejaučiame. Statinės elektros iškrova atsiras ir palietus durų spyną ne ranka, o joje laikomu raktu. Tarp kūno ir rakto potencialų skirtumo nėra, o tarp rakto ir spynos yra. Kuo didesnis potencialų skirtumas tarp įrenginių, tuo intensyvesnė elektros iškrova. Įsielektrinimo lygis ir poliariškumas priklauso nuo medžiagos struktūros. Medžiagos įsielektrinimo dydis dažniausiai lyginamas su medvilninės medžiagos įsielektrinimu. Tarp dviejų medvilninių audinių nėra jokio potencialų skirtumo. Medvilnės atžvilgiu vienos medžiagos įsielektrina teigiamai, kitos neigiamai. Didžiausias teigiamas elektros krūvis susikaupia ore, žmogaus rankose, asbeste, šiek tie mažesnis nailone ir vilnoje (5.1 pav.).
5.1. pav. Medžiagos įsielektrinimo lygis
Popierius ir aliuminis medvilninio audinio atžvilgiu įsielektrina vos teigiamai. Didžiausias neigiamas elektros krūvis medvilnės atžvilgiu susikaupia teflone, silikone, šiek tie mažesnis celiuliozėje. Gintaras, plienas ir medis medvilnės atžvilgiu įsielektrina nedaug.
36
Statinis elektros išlydis gali būti:– gaisro ar sprogimo priežastis;– statinė elektra gali sužaloti žmogų; – statiniai elektros krūviai gali sugadinti jiems jautrius įrenginius.Statinės elektros atsiradimas nepageidaujamas, žalingas ir pavo
jingas reiškinys. Dirbant su elektrostatikai jautriais įrenginiais reikia turėti žinių apie elektrostatikos atsiradimo priežastis, žinoti darbų su elektrostatikai jautriais prietaisais taisykles ir vykdyti jų reikalavimus, turėti visas reikiamas apsaugos nuo elektrostatinės iškrovos priemones ir mokėti jas naudoti.
Normaliomis sąlygomis laidininkas, kaip ir kiti kūnai, yra elektriškai neutralus. Suteiktas jam perteklinis, arba nesukompensuotasis, krūvis gana greitai pasiskirsto laidininke ir nusistovi akroskopinė pusiausvyra, o ji galima tik tada, kai elektrinio lauko stiprumas lygus 0. Tokia būsena vadinama statine. Tada laidininke visų taškų potencialas φ pasidaro vienodas t. y. visas jo tūris ekvipotencialus. Vadinasi, perteklinis statinis elektros krūvis laidininko viduje elektrinio lauko nesukuria. Perteklinis statinis krūvis pasiskirsto tik laidininko paviršiuje, kuris taip pat yra ekvipotencialus.
Neigiamai įelektrinto smailaus strypo smaigalyje susikaupę elektronai stumia vienas kitą ir kai elektrono ir laidininko dalelių traukos jėga būna mažesnė už stūmą, elektronai atitrūksta, taip vyksta šaltoji emisija.
Elektroniniai orlaivių įrenginiai ir prietaisai tiesiog neįtikėtinai kaupia dulkes ir nešvarumus. Daugelis jų yra aušinami ventiliatoriumi, kuris įpučia orą iš išorės. Oro srautas, kuriame gali būti dulkių ir kitų nešvarumų, pučiamas arba traukiamas į įrenginio vidų ir išmetamas atgal. Kadangi įpučiamame ore yra dulkių, dalis jų nusėda įrenginio viduje. Negana to, kai kurie įrenginių schemos elementai kuria statinę elektrą, dulkes pritraukdami iš oro. Daugiausia statinės elektros sukaupia senesnės konstrukcijos EFIS ekranai EADI ir EHSI, daug tokių įrenginių yra orlaivio techniniame skyriuje (5.2 pav):
37
5.2. pav. Orlaivio elektros įrenginių blokas
Elektronikos komponentai jautrūs net labai mažoms elektros iškrovos srovėms ar mažiems potencialų skirtumams.
Atliekant orlaivio įrenginių techninę priežiūrą šalinamos jų viduje susikaupusios dulkės. Orlaivių įrenginių gedimų ieškoma keičiant jų viduje esančius blokus ir spausdintas plokštes. Elektroniniai šių blokų ir plokščių komponentai labai greitai sugenda į juos patekus statinei elektros iškrovai.
Pamačius įrenginio viduje susikaupusias dulkes gali kilti noras griebtis dulkių siurblio, tačiau reikia vadovautis darbų instrukcija. Įrenginių vidus valomas suspaustu oru iš centralizuotos tiekimo sistemos arba galima naudoti suspausto oro balionėlius. Pradedant maitinimo bloku, oras pučiamas į pridulkėjusias dalis taip, kad dulkių dalelytės būtų išpučiamos. Purkštukas laikomas tam tikru atstumu nuo bet kurių komponentų.
Elektrostatinė iškrova gali pažeisti įrenginio viduje esančius elektroninius komponentus. Esant tam tikroms sąlygoms, elektrostatinė iš
38
krova gali susidaryti ant jūsų kūno arba ant objekto, pavyzdžiui, periferinio įrenginio, ir tada išsikrauti į kitą objektą, pavyzdžiui, į įrenginį, prie kurio jūs prisilietėte. Norėdami apsisaugoti nuo elektrostatinės iškrovos sukeliamos žalos, turėtumėte iškrauti statinę elektrą nuo savo kūno prieš atlikdami darbus su įrenginio vidiniais elektroniniais komponentais.
Nuo elektrostatinės iškrovos ir statinės elektros iškrovos nuo jūsų kūno galite apsisaugoti paliesdami metalinį įžemintą objektą (pvz., savo įrenginio nedažytą metalinį paviršių) prieš liesdami elektronines dalis.
Visada prieš prijungdami prie įrenginio matavimo prietaisus ar kitus įrenginius, turite apsisaugoti nuo iškrovų, paliesdami įžemintą metalinį objektą, ir įžeminti prijungiamą įrenginį. Be to, atlikdami darbus įrenginio viduje, retsykiais palieskite įžemintą metalinį objektą, kad per jį išeitų bet kokia statinė iškrova, kuri galėjo susidaryti ant jūsų kūno.
5.2.jautrumas elektrostatinei įtampai
Atliekant įrenginių techninės priežiūros darbus reikia žinoti saugos reikalavimus ir būti atidiems dėl galimo jų sugadinimo statinės elektros iškrova. Jautrūs elektrostatinei įtampai įrenginiai sugadinami juos paėmus ranka, išpakuojant ar supakuojant, matuojant jų elementų varžas ar įtampas. Tokie įrenginiai dėl to ir vadinami jautriais elektrostatinei įtampai. Įrenginių elektronikos komponentai labai jautrūs net mažoms elektros srovės iškrovoms.
Lentelėje nurodyti labiausiai paplitusių elektronikos įrenginių pavojingi elektros potencialai.
5.1 lentelė. Elektros įrenginių jautrumas
Elektronikos komponentas Pavojingas elektros potencialas (V)
Lauko tranzistoriai MOSFET 100–200Lauko tranzistoriai JFET 140–10 000Metalo oksido plėvelės CMOS 250–2 000Šotkio diodai ir TTL integrinės schemos 300–2 500Bipoliariniai tranzistoriai 380–7 000Plėveliniai rezistoriai 150–1 000ECL integrinės schemos 500
39
Statinė elektra yra medžiagose susikaupęs teigiamas arba neigiamas krūvis kitos medžiagos atžvilgiu. Jau rašėme, kad rankoje ir durų rankenoje gali susikaupti skirtingi krūviai – tuomet tarp jų atsiranda potencialų skirtumas. Kai ranka yra prie pat rankenos ar kito įrenginio, tarp jų indukuojasi priešingo poliariškumo krūvis. Jei potencialų skirtumas yra gana didelis, o tarpelis mažas, atsiranda elektros iškrova. Ranka yra vienos kondensatoriaus plokštelės analogas, įrenginys yra kitos plokštelės analogas. Oras yra dielektrikas. Tikrinant įrenginius su juose įmontuotais elektronikos komponentais, gali įvykti analogiški reiškiniai – imant juos ranka ar matuojant testerio laidais atsiradusi kibirkštis gali tą elektroninį komponentą sugadinti. Atliekant įrenginio matavimus, ieškant gedimų, įrenginį išimant ar įstatant, ranka ar matavimo prietaisu jį liečiame ne vieną kartą. Jei įrenginio nesugadinome imdami vieną kartą, tai gali atsitikti dar daug kartų. Tik kai įrenginys ar spausdinta plokštė yra įstatyta į korpusą, jokio pavojingo potencialų skirtumo susidaryti nebegali.
Nesiimant saugos priemonių mažinant susikaupusius elektros krūvius, tikimybė sugadinti elektrostatikai jautrų įrenginį labai padidėja. Ar įrenginys buvo sugadintas dėl įvykusio elektros išlydžio, akivaizdžiai nesimato: pažeidžiamos vidinės elektronikos komponento mikrograndinės. Apžiūrėti mikrograndinės pažeidimo vietą galima tik daug kartų didinančiu mikroskopu, padarius elektoninio komponento pjūvius ir tuo nepataisomai jį sugadinant. Mikroskopu pažeidimo vietoje dažniausiai galima pamatyti oksido plėvelę tarp mikrograndinių ar pažeidimo vietoje susidariusią įdubą su išsilydžiusiais kraštais (5.3 pav.):
5.3 pav. Elektrostatinės iškrovos pažeistos mikrograndinės vaizdas pro mikroskopą
40
5.2 lentelė. Elektros išlydžio susidarymo sąlygos
Aplinkos sąlygosPatalpos oro drėgnumas
Mažas, 10–20 %
Didelis, 65–90 %
Vaikščiojimas sintetiniu kilimu 35 000 V 1 500 VVaikščiojimas viniline grindų danga 12 000 V 250 VDirbant laboratorijoje 6 000 V 100 VDėliojant dokumentus viniliniuose vokuose 7 000 V 600 VNešiojant polietileninį krepšį, paimtą nuo darbastalio 20 000 V 1 200 V
Dažniausiai elektroniniai komponentai pažeidžiami imant juos ranka, kai žmogaus kūnas yra įsielektrinęs vaikštant sintetinėmis grindimis ar dėvint sintetinius drabužius. Sintetika nelaidi elektros srovei ir susikaupusiai elektrai nėra kur nutekėti. Dažnai įrenginiai sugenda matuojant jų elektroninių komponentų varžas ar įtampas, kai statinį krūvį turi matavimo prietaiso laidai. Drėgnesnės patalpos sumažina krūvių susikaupimą žmogaus kūne. Žmogaus kūno įsielektrinimo lygis įvairiomis sąlygomis gali būti toks kaip lentelėje:
Statinė elektra žmogaus kūne gali susikaupti ir dar dėl kelių kitų priežasčių. Įsielektrinimas gali būti ir teigiamas, ir neigiamas. Tai priklauso nuo medžiagos, su kuria liečiamasi, struktūros. Statinė elektros iškrova trunka vos kelias mikrosekundes. Ji gali atsirasti bet kada, išimant ar įdedant blokus į įrenginio korpusą, dedant ant stalo ar lentynėlės, matuojant, išpakuojant ar supakuojant. Tik gera darbų sauga ir nuolatinis dėmesys gali sumažinti įrenginio sugadinimo tikimybę.
Pradinis saugos nuo statinės elektros iškrovos būdas yra blokuose ar plokštėse sudaryti apsaugos nuo elektros iškrovos grandines. Paimant bloką ar plokštę ranka, elektros srovės išlydis pirmiausia atsiranda tarp rankos ir apsauginės grandinės, tuomet elektros išlydis elektroninio komponento nesugadina. Tačiau tokios apsauginės grandinės negarantuoja visiškos apsaugos nuo statinės elektros. Kitu būdu apsaugoti įrenginius nuo statinės elektros galima juos įdedant į specialius laikiklius, kurių potencialas suvienodinamas su įrenginio,
41
bloko ar spausdintinės plokštės potencialu. Tokie laikikliai apsaugo nuo pradinio atsitiktinio bloko ar plokštės kontakto su kitu įelektrintu kūnu ar matavimo prietaiso laidais. Tačiau bloką ar plokštę įdedant į laikiklį ar juos išimant, galimas elektros išlydis. Atsitiktinių elektros išlydžių sunku išvengti, todėl tokių paprastų priemonių kaip apsauginės grandinės ar laikikliai neužtenka. Tik naudojant kartu visas reikalingas apsaugos priemones, įrenginių sugadinimo tikimybę galima sumažinti. Visos šios apsaugos priemonės turi būti naudojamos gaminat įrenginius, juos transportuojant, juos montuojant orlaivyje, atliekant jų techninės priežiūros ar taisymo darbus, išpakuojant ir supakuojant ir t. t.
42
6. aPSauga nuo elektRoStatinėS iškRovoS
6.1. įspėjamieji užrašai ir etiketės
Įrenginiams apsaugoti nuo statinio įsielektrinimo naudojamos įvairios priemonės. Akivaizdu, kad naudojant bet kokį įrenginį pirmiausia reikia žinoti, ar jis jautrus elektrostatikai. Tai nurodoma užklijuojant etiketes su įspėjamaisiais užrašais ant tokių įrenginių pakuotės, ant įrenginių korpuso, vidinių įrenginio blokų ir spausdintinių plokščių (6.1 pav.). Etiketė gali būti tokia:
6.1 pav. Ženklas, informuojantis apie prietaiso jautrumą elektrostatiniam krūviui
43
Orlaivio techniniame skyriuje tokiomis etiketėmis pažymėti elektrostatikai jautrūs prietaisai (6.2 pav.):
6.2 pav. Apie elektrostatiniam krūviui jautrius prietaisus informuojančiais ženklais pažymėta orlaivio elektros įranga
6.2. Darbo vietų reikalavimai
Elektrostatikai jautrūs prietaisai dažnai sugadinami juos netinkamai naudojant darbo vietose. Pagrindinis darbo vietos reikalavimas yra geras jos įžeminimas. Įžeminamas darbastalio paviršius, įrenginių ir prietaisų korpusai, apšvietimo prietaisų korpusai ir kt. Įžeminimo kokybė turi būti tikrinama pagal sudarytą tikrinimo grafiką, tikrinamas ne tik prietaiso įžeminimas, bet ir visos patalpos įžeminimo kontūras. Darbo vietose grindų dangos varža turi būti pakankamai didelė, bet
44
neturi bloginti susikaupusių elektros krūvių nutekėjimo. Personalas privalo dėvėti antistatinius drabužius ir avalynę, papildomai naudojami antistatiniai kilimėliai.
1. Darbo vietos paruošimo taisyklės:– visas metalines dalis, kur gali atsirasti statinė elektra (įrenginių
korpusus, vamzdynus, talpas ir pan.) būtina įžeminti;– mažinti medžiagos paviršinę arba tūrinę varžą naudojant an
tistatines priemones. Antistatiko esmė: jis padaro medžiagas laidžias elektrai – krūvis nuteka;
– jonizuoti ir drėkinti patalpos orą (kai drėgmė > 70 %, oras tampa laidus elektrai), jei tai nurodyta darbų technologijoje;
– valyti dulkes nuo įrenginių, patalpos viduje; – nenaudoti įrenginių, sudarančių statinę elektrą patalpose, kur
yra degiosios medžiagos. Atliekant statinei elektrai jautrių prietaisų išpakavimą, montavi
mą ir matavimus, privaloma dėvėti antistatines apyrankes (6.3 pav.):
6.3 pav. Antistatinė apyrankė
2. Įrenginio paruošimas techninei priežiūrai:– išpakuodami statinei iškrovai jautrų įrenginį iš transportavimo
pakuotės, neišimkite jo iš antistatinės pakuotės, kol nebūsite pasi
45
rengę įrenginį montuoti darbo vietoje. Prieš išvyniodami antistatinę pakuotę nepamirškite iškrauti statinės elektros iš savo kūno.
– pradedant įrenginio valymo darbus reikia paruošti darbo vietą: patiesti antistatinius kilimėlius, dėvėti antistatinius chalatus, patikrinti, ar darbo vieta įžeminta.
Jeigu valomi įrenginiai, turintys vidinę akumuliatorių bateriją, pvz., ELT, reikia ją išimti, kaip parašyta gamintojo instrukcijoje.
– norint išvengti ne tik elektros smūgio, bet ir kitų nemalonumų, reikia perskaityti gamintojo instrukciją.
– kai kurie gamintojai įspėja, kad įrenginio atidarymas nutraukia jų teikiamą garantiją – tokiu atveju reikia apie tai pranešti vadovaujantiems darbuotojams, įrenginio toliau nevalyti ir laukti jų nurodymo;
– įrenginį darbo vietoje montuokite ar sujunkite su kitais įrenginiais tik atjungę nuo jų maitinimo šaltinį, laikydamiesi įrenginiui galiojančios saugos informacijos;
– elektrostatinė iškrova gali pažeisti įrenginio viduje esančius elektroninius komponentus. Esant tam tikroms sąlygoms, elektrostatinė iškrova gali susidaryti ant jūsų kūno arba ant objekto, pavyzdžiui, periferinio įrenginio, ir išsikrauti į kitą objektą, pavyzdžiui, į jūsų įrenginį. Norėdami apsisaugoti nuo elektrostatinės iškrovos sukeliamos žalos, turėtumėte iškrauti statinę elektrą nuo savo kūno prieš atlikdami įrenginį sujungdami su kitais prietaisais ar dirbdami su įrenginio vidiniais elektroniniais komponentais.
– nuo statinės elektros iškrovos iš jūsų kūno galite apsisaugoti paliesdami metalinį įžemintą objektą (tokį kaip darbastalio ar valdymo pulto nedažytą metalinį paviršių) prieš liesdami elektronines dalis. Visada prieš prijungdami prie įrenginio periferinį matavimo ar kitą prietaisą turite apsisaugoti nuo iškrovų, paliesdami įžemintą metalinį objektą, ir įžeminti prijungiamą įrenginį. Be to, atlikdami darbus įrenginio viduje, retsykiais palieskite įžemintą metalinį objektą, kad per jį išeitų bet kokia statinė iškrova, kuri galėjo susidaryti jūsų kūne.
– kai kurie vidiniai įrenginių komponentai gali turėti statinę įkrovą. Geriausias būdas jos išvengti – užsidėti antistatinį raištį arba
46
apyrankę. Užsidėjus antistatinį raištį, prieš liečiant ką nors įrenginio viduje, galima paliesti įžemintą metalinį paviršių, pavyzdžiui, radiatorių arba čiaupą. Antistatinės apyrankės laidininkas prijungiamas prie darbastalio įžeminimo kontakto (6.4 pav.):
6.4 pav. Darbo vietos įžeminimas
Įrenginių techninė priežiūra atliekama ne tik paruoštoje darbo vietoje, bet ir orlaiviuose. Ten taip pat galima sugadinti įrenginius, jei jie jautrūs elektrostatikai. Apie tai įspėja etiketės, tvirtinamos ir ant orlaivio techninio skyriaus lentynėlių ar ant avionikos įrenginių skyrių, kuriuose yra elektrostatikai jautrūs prietaisai, durelių (6.5 pav.):
6.5 pav. Įžeminimo taškų žymėjimas orlaivyje
47
Svarbu, kad įspėjamieji užrašai būtų gerai matomi. Iš anksto pamačius įspėjimą, kad prietaisas jautrus elektrostatikai, galima naudoti visas reikalingas apsaugos priemones ir išvengti atsitiktinio elektros išlydžio.
Įrenginių pakavimo ir paruošimo transportuoti reikalavimai Elektrostatikai jautrūs įrenginiai ir prietaisai dažnai sugadinami
juos supakuojant ir išpakuojant, nesvarbu ar pakuojamas įrenginio blokas, modulis ar spausdintinė plokštė. Pakuojant jie dedami į dėžutes, dėklus, krepšius, maišelius ir kt. Bendrieji reikalavimai, taikomi šioms pakavimo priemonėms, yra jų elektrinis laidumas. Medžiagos, iš kurių gaminamos pakavimo priemonės, neturi būti geri elektros srovės laidininkai, bet neturi būti ir geri izoliatoriai. Medžiagų paviršiaus ar tūrio varža turi būti pakankamai didelė, bet tokia, kad ant jos paviršiaus ar joje susikaupęs elektros krūvis galėtų nutekėti per kelias milisekundes. Pakuotės gaminamos iš tokių medžiagų:
– poliolefino plėvelės, impregnuotos anglimi;– polietileninių dervų, impregnuotų organiniais antistatikais.
Pakuotės varža tuomet netrukdo nutekėti susikaupusiems krūviams;
– metalizuotos, pvz., aliuminio plėvelės, iš vienos pusės padengtos antistatiniu poliolefinu, o iš kitos pusės medžiagomis, turinčiomis pakankamai gerą varžą krūviams nutekėti. Pakuojant prietaisus, antistatinis poliolefinas yra išorinėje pakuotės pusėje;
– pagalvėlių, kurių varža pakankamai gera krūviams nutekėti. Jos dedamos į pakavimo krepšelius ar maišelius.
Ant pakuojamų elektrostatikai jautrių prietaisų jungčių uždedami laidūs elektros srovei gaubteliai, prietaisų dalys ar jungčių kištukai apsaugomi elektros krūvius šalinančiomis priemonėmis: sujungiami laidais, ant jų užvyniojama metalizuota plėvelė ir kt. Pakuoti naudojamos medžiagos turi apsaugoti prietaisų jungčių lizdus ir kištukus nuo korozijos ir mechaninių pažeidimų. Ant pakuotės tvirtinamos etiketės ar lipdukai, įspėjantys, kad pakuotėje yra statinei elektrai jautrus prietaisas (6.6 pav.).
48
6.6 pav. Pakuotės pažymėtos lipdukais, informuojančiais apie elektrostatiniam krūviui jautrius prietaisus
Ruošdami įrenginį transportuoti, iš pradžių įdėkite jį į antistatinę pakuotę ar dėžę. Įrenginys transportuojamas tik įdėtas į pakuotę, kuri turi saugoti jį nuo mechaninių pažeidimų ir statinės elektros iškrovos.
Išpakuodami iš transportavimo pakuotės statinei iškrovai jautrų komponentą, neišimkite komponento iš antistatinės pakuotės, kol nebūsite pasirengę komponento įstatyti. Prieš išvyniodami antistatinę pakuotę, nepamirškite iškrauti statinės elektros iš savo kūno. Su visais elektrostatinėms iškrovoms jautriais komponentais dirbkite nuo statinių iškrovų apsaugotoje vietoje. Jeigu įmanoma, naudokite antistatinius grindų kilimėlius ar padėklus.
6.3. elektrostatikai jautrių įrenginių techninė priežiūra
Elektrostatikai jautrių įrenginių ir prietaisų sugadinimo tikimybė sumažėja, jei jų techninė priežiūra atliekama visus reikalavimus atitinkančioje darbo vietoje. Tačiau dažnai tenka atlikti techninės priežiūros darbus orlaiviuose ir kitose elektrostatikos saugos reikalavimų
49
neatitinkančiose darbo vietose, pvz., įrenginių modulių ir spausdintinių plokščių keitimą orlaiviuose, jų išpakavimą sandėliuose ir kt. Akivaizdu, kad ir čia reikia naudoti elektrostatikos saugos priemones ir būti atidiems, kitaip įrenginį galima sugadinti. Viena iš dažniausiai naudojamų priemonių yra antistatinė apyrankė. Dar naudojami antistatiniai kilimėliai, antistatiniai drabužiai ir avalynė. Antistatinės apyrankės dirželį reikia uždėti ant riešo ir laidininku sujungti su orlaivio korpusu ar įžeminta įrenginio įžeminimo jungtimi. Laidininku, jungiančiu riešą su nulinį potencialą turinčiu tašku, iš rankos nuteka susikaupę elektros krūviai. Laidininko varža turi būti ne mažesnė kaip 1 megoomas, ji tikrinama prieš kiekvieną apyrankės naudojimą arba bent kartą per dieną. Tokią apyrankę reikia dėvėti ištraukiant įrenginio plokštes ar modulius iš jų korpuso ertmių. Ištrauktas plokštes ar modulius reikia tuojau pat įdėti į dėklą ar pakuotę, kurių viduje yra įklotai iš antistatinės medžiagos. Atvežtos į orlaivį spausdintinės plokštės ar moduliai turi būti laikomi jų pakuotėje ir išimami tik pasiruošus juos įstatyti į įrenginį. Plokščių ar modulių ištraukimo įrankiai taip pat turi būti laikomi jų dėkluose iki pat jų naudojimo.
Visi įrenginių plokščių ar modulių keitimo darbai orlaiviuose atliekami išjungus jų maitinimą. Įrenginių montavimo lentynėlės ir stovai turi būti įžeminti.
Antistatinių apyrankių galima nenaudoti, jei įrenginių ar jų modulių korpusai yra metalizuoti ir jei jie apsaugo nuo statinės elektros išlydžio į vidinius elektroninius komponentus.
Praktiniai patarimai atliekant elektrostatikai jautrių įrenginių techninę priežiūrą.
Orlaiviuose naudojami mikroelektroniniai įrenginiai yra labai patikimi, geros techninės jų charakteristikos, nedidelis svoris ir matmenys, nesudėtinga jų techninė priežiūra. Tačiau dauguma šių įrenginių jautrūs elektrostatikai, todėl techninė jų priežiūra atliekama naudojant saugos nuo statinės elektros priemones. Jos gali būti tokios:
– antistatiniai dėklai ir krepšeliai, pvz., 3M 21 00 serijos;– antistatinės apyrankės, pvz., 3M P/N 2064, 2066, 2067;– etiketės, įspėjančios, kad įrenginys jautrus elektrostatikai, pvz.,
3M P/N 7102.
50
6.4. Statinei elektrai jautrių spausdintinių plokščių išėmimas
1. Prieš išimant iš įrenginio statinei elektrai jautrias spausdintines plokštes būtinai reikia patikrinti, ar atliekami darbai atitinka įrenginio techninės priežiūros vadovo reikalavimus.
2. Darbai atliekami išjungus elektros srovės tiekimą.Svarbu: – naudojamos antistatinės apyrankės su įžeminimo laidininko
varža ne mažesne kaip 1 megoomas;– atsitiktinis apyrankės kontaktas su aukšta įtampa yra pavojin
gas.3. Apyrankę reikia uždėti taip, kad jos dirželis gerai kontaktuo
tų su oda, apyrankės laidininkas sujungiamas su įrenginio įžeminimo jungtimi ar korpusu.
4. Spausdintinės plokštės dangteliai ar laikikliai nuimami tik naudojant saugos nuo elektrostatikos priemones;
5. Prieš ištraukiant spausdintinę plokštę iš ertmės reikia patikrinti, ar nėra kritiškai mažų tarpelių tarp plokštės elektroninių komponentų ir įrenginio korpuso;
6. Plokštės ar modulio jungtys, trukdančios juos išimti, atjungiamos naudojant apsaugos nuo statinės elektros priemones;
7. Plokštės iš ertmės ištraukiamas naudojant specialius laikiklius. Ištraukti reikia lengvai ir švelniai, nenaudojant jėgos. Jei traukiant juntamas pasipriešinimas, nenaudokite jėgos, bet įsitikinkite, kas trukdo ištraukti, ir pašalinkite tą priežastį.
8. Išimtą plokštę tuojau įdėkite į antistatinį dėklą. Ant dėklo turi būti etiketė, kad jame yra antistatikai jautrus prietaisas. Taip pat turi būti etiketė, nurodanti, kas yra įdėta į dėklą. Dėklą reikia suvynioti į 100 % medvilninį audinį.
Svarbu: nereikia naudoti lipnių juostų antistatiniam dėklui uždaryti. Pažeidus dėklą, į spausdintinę plokštę gali patekti elektros išlydis.
9. Iš įrenginio išėmus modulius ar plokštes, reikia tuojau pat uždėti nuimtus gaubtelius ar dangtelius, ar kitaip jį uždaryti, kol ateis laikas įstatyti veikiančias išimtas dalis.
51
10. Atlikus išėmimo darbus, nuimama antistatinė apyrankė ir atjungiamas jos laidininkas nuo įrenginio korpuso.
11. Dėklas ar krepšelis su išimtu moduliu ar plokšte dedamas į transportuoti tinkamą konteinerį.
12. Apie atliktus darbus daromi įrašai techninės priežiūros žurnale ir pasirašoma.
6.5. Statinei elektrai jautrių spausdintinių plokščių įstatymas į įrenginį
1. Prieš darbų pradžią patikrinama, ar išjungtas įrenginio maitinimas.
2. Prieš įstatant į įrenginį statinei elektrai jautrias spausdintines plokštes, būtinai reikia patikrinti, ar atliekami darbai atitinka įrenginio techninės priežiūros vadovo reikalavimus.
Svarbu: – naudojamos antistatinės apyrankės, turinčios įžeminimo laidi
ninko varžą, ne mažesnę kaip 1 megoomas;– atsitiktinis apyrankės kontaktas su aukšta įtampa yra pavojin
gas.3. Tikrinami spausdintinės plokštės ar kito paruošto modulio doku
mentai, pvz., EASA forma 1. Tikrinama pagal Iliustruotą dalių katalogą (IPC), ar tikrai tą plokštę ar modulį norime įstatyti. Tikrinami gaminio ir jo serijos numeriai, ar dokumentuose yra visi reikalingi parašai, ar įstatymui paruoštos dalys gautos iš patvirtintos tiekimo organizacijos.
4. Antistatinę apyrankę reikia uždėti taip, kad jos dirželis gerai kontaktuotų su oda, apyrankės laidininkas su jungiamas su įrenginio įžeminimo jungtimi ar korpusu.
5. Nuo įrenginio nuimami dangteliai ar gaubteliai, daroma jo jungčių apžiūra.
6. Įrenginio jungčių kontaktai turi būti švarūs ir nepažeisti, plokštės kreipiamosios turi būti tiesios ir švarios, įrenginio ertmė turi būti tinkama plokštei ar moduliui įstatyti, neturi būti kritiškai mažų tarpelių.
7. Naudojant saugos nuo elektrostatikos priemones, iš dėklo atsargiai išimama plokštė ar modulis.
52
Svarbu:– reikia saugoti plokštės ar modulio jungčių kontaktus nuo neat
sargaus prisilietimo ranka ar jų sąlyčio su įrenginiu.8. Dar kartą reikia patikrinti plokštės gamyklinį numerį ir serijos
numerį ir apžiūrėti, ar ji nepažeista.9. Plokštė ar modulis lengvai įstumiamas į įrenginio ertmės
kreipiamąsias, jei reikia naudojami ištraukikliai ar kiti instrumentai. Plokštės ar modulio ištraukikliai fiksuojami, nebereikalingi instrumentai išimami. Reikia apžiūrėti, ar nėra kritiškai mažų tarpelių tarp elektronikos komponentų ir įrenginio korpuso.
10. Prie plokštės ar modulio prijungiamos kabelių ir laidų jungtys.11. Uždedami ar užsukami įrenginio dangteliai ir gaubteliai. Jei
numatyta dokumentuose, įrenginys plombuojamas ar kitaip uždaromas.12. Atjungiama antistatinė apyrankė.13. Įrenginys įjungiamas ir tikrinama, kaip jis veikia.14. Apie atliktus darbus daromi įrašai techninės priežiūros žurna
le ir pasirašoma.
6.6. elektroninių monitorių techninė priežiūra
Plokščiaekraniai LCD ir CRT monitoriai valomi skirtingai, prieš valymą būtinai reikia išjungti jų elektros maitinimą. CRT monitoriai gali turėti statinės įkrovos, todėl juos reikia išjungti likus mažiausiai 12 val. iki valymo, geriausia – nakčiai. LCD monitorius geriausia valyti medvilniniu audiniu be pūkelių, nes jis yra švelnus ir nebraižo ekrano. Nors galima nusipirkti įvairiausių monitoriaus stiklo valiklių, tačiau tiks ir standartiniai stiklo valikliai. Tik niekada nereikia purkšti valiklio tiesiai ant ekrano, nes skystis per kraštus gali prasiskverbti į monitoriaus vidų ir jį sugadinti. Valiklio reikia užpurkšti ant audinio ir su juo valyti stiklą.
Atliekant elektrostatikai jautrių prietaisų techninės priežiūros darbus, būtinai tikrinama jų įžeminimo laidininkų kokybė ir matuojama jų varža. Įrenginių, kurių nuolatinė veikimo įtampa yra didesnė, kaip 50 V (arba analogiška kintamoji), įžeminimo laidininkų pereinamoji varža neturi būti didesnė kaip 0,05 omo.
53
6.7.išoriniai orlaivių statinės elektros iškrovikliai
Orlaiviui skrendant vyksta intensyvi oro trintis su aerodinaminiais paviršiais. Dėl to orlaivio paviršiuje susikaupia statiniai elektros krūviai. Šie krūviai gali čia susikaupti ir trenkus žaibui skrydžio metu. Statiniai elektros krūviai kaupiasi visame skrendančio orlaivio paviršiuje, bet smailiausiose ar siaurose jo sklandmens dalyse: sparno galuose, variklio išmetimo tūtos gale, uodegos plokštumų galuose ir kt. Susikaupusios elektros energijos potencialas šiose skrendančio orlaivio vietose gali siekti kelias dešimtis tūkstančių voltų, ypač trenkus žaibui, tačiau jam savaime pasišalinti (nutekėti kartu su oro srautu) trukdo didelė varža tarp oro ir metalinio orlaivio paviršiaus. Šią varžą sumažinti galima naudojant statinės elektros iškroviklius, kurie dažniausiai įtaisomi sparno ar kilio galuose (6.7 pav).
6.7 pav. Orlaivyje sumontuoti elektrostatinio krūvio iškrovos įrenginiai
Iškroviklių forma panaši į ploną metalinį strypelį su ypač plonu galu, nes būtent tame gale susikaupia daugiausia statinės elektros ir jos potencialo užtenka išlydžiui į aplinkos orą. Dažnai iškroviklio galas baigiasi plonais metaliniais šepetėliais. Tokie iškrovikliai dar geriau šalina susikaupusius elektros krūvius, bet orlaivį eksploatuojant jie paprasčiausiai lūžinėja, juos reikia dažniau keisti ir saugoti nuo mechaninių pažeidimų atliekant techninę priežiūrą.
54
7. PRogRaminėS įRangoS kontRolė
7.1. Programinės įrangos klasifikacija
Skraidyti gali tik tie orlaiviai, kurių techninę priežiūrą yra atlikusios patvirtintos techninės priežiūros organizacijos. Deja, dar yra šalių, kur šių reikalavimų nepaisoma. Neturint sertifikuotų patalpų ir techninio personalo bei priežiūrai reikalingų įrankių ar instrumentų, techninės priežiūros darbai atliekami ne iki galo arba visai neatliekami. Patikrinti, ar visi techninės priežiūros darbai atlikti, lakūnai gali tik pagal įrašus dokumentuose, bet faktiškai atliktų darbų kokybės jie kontroliuoti negali. Techninės priežiūros reikalavimų nevykdymas dažniausiai yra su orlaivio įranga ir sistemomis susijusių orlaivio avarijų ar katastrofų priežastis.
Šiuolaikiniuose orlaiviuose naudojama vis daugiau įrenginių ir sistemų, kurios veikia kompiuterizuotai. Kompiuterinė technika naudojama ir orlaiviui skrendant, ir atliekant jo techninę priežiūrą: matuojami orlaivio variklių ir funkcinių sistemų parametrai, ribojami kritiniai jų veikimo režimai, skaičiuojami navigaciniai parametrai ir kt. Kompiuterizuotos sistemos negali veikti be programinės įrangos. Akivaizdu, kad netinkamo programinės įrangos naudojimo pasekmės būna katastrofiškos. Programinė įranga dabar tapo tokia pat reikalinga, kaip ir kiti orlaivio prietaisai ar techninės priežiūros priemonės. Jai, lyginant su komercinėmis programomis, turi būti taikomi dar griežtesni reikalavimai. Dėl netinkamo programinės įrangos naudojimo įvyksta orlaivių avarijos ir katastrofos, todėl aviacinės programinės įrangos kontrolė tapo dar aktualesnė.
Orlaiviuose naudojama programinė įranga yra aukšto patikimumo lygio. Dauguma orlaivių avarijų ir katastrofų įvyksta ne dėl programinės įrangos, o dėl žmogaus kaltės. Tačiau absoliutus programinės įrangos patikimumas dar nepasiektas. Taip pat labai daug incidentų ar net katastrofų įvyksta dėl to, kad nesuderinti žmogaus veiksmai ir programinė įranga. Aviacinė programinė įranga pagal sukeltų pasekmių pavojingumą skirstoma į 5 lygius (7.1 lentelė).
55
7.1 lentelė. Programinės įrangos klasifikacija pagal pavojingumą
Lygis Pasekmių tipas
Gedimo pobūdis dėl programinės įrangos kaltės
Tikimybė
Įvykio tikimybė per vieną skrydžio valandą
A Katastro-fiškas Orlaivis nevaldomas Mažiau-
siaMažesnė kaip
109
B Labai pavojingas
Įgula nebegali atlikti veiksmų, labai didelis ar net mirtinas pavojus
keleiviams
Labai maža Tarp 107 ir 109
C PavojingasRibotos įgulos galimybės atlikti veiksmus, keleivių
sveikatos sutrikimaiMaža Tarp 105 ir 107
D Mažai pavojingas
Įgulai labai sunku atlikti veiksmus, nepatogumai
keleiviamsVidutinė Mažesnė kaip
105
E Nepavo-jingas Nepavojingas Nesvarbi Nesvarbi
A lygio programinės įrangos neveikimo pasekmės yra katastrofiškos, o E lygio nesukelia sunkių pasekmių, nes orlaivis dar gali skristi iki planuotos tūpimo vietos. Visi šie 5 pavojingumo lygiai priklauso nuo konkrečių įrenginių funkcijų skrydžio metu. Vieniems iš jų neveikiant dėl programinės įrangos kaltės, pasekmės bus A lygio, kitiems neveikiant pasekmės gali būtį ne tokios katastrofiškos ar net visai nedidelės (7.2 lentelė).
Aviacinė programinė įranga naudojama tik orlaiviuose ir antžeminiuose jų techninės priežiūros įrenginiuose. Ji nėra taip plačiai naudojama kaip komercinė, todėl yra brangesnė. Be to, ji turi būti legali. Kuriant aviacinę programinę įrangą sunku numatyti galimus neteisingus ją naudojančio personalo veiksmus ir padaryti ją nejautrią personalo klaidoms.
56
7.2 lentelė. Orlaivio įrenginiuose naudojamos programinės įrangos lygis
Lygis Orlaivio įrangos tipasA
B
C
D
E
AHRSGPS/ILS/MLS/FLS
SATNAVVORADF
TCASADS-B atsakiklisEFIS vaizduokliai
DMEVHF balso ryšys
AHRS automatinis išlyginimasCMC/CFDIU
Duomenų įkrovikliaiMeteorologinis lokatorius
Keleivių informacijos sistema
Kaip ir komercinės programos, aviacinė programinė įranga nuolat tobulinama, dėl to avionikos charakteristikos tik gerėja. Pvz., orlaivių susidūrimų ore įspėjimo sistemos TCAS 7-oji programos versija beveik 60 % sumažino klaidingų įspėjimų apie galimą susidūrimą ore skaičių, lakūnams duodami tikslesni nurodymai, kaip išvengti susidūrimo atsižvelgiant į orlaivio technines charakteristikas, kritinius jo sistemų veikimo režimus ir galimas lakūnų klaidas. Aviacinė programinė įranga nuo komercinės skiriasi būtent tuo, kad numato galimas žmogiškąsias klaidas ir taip padeda išvengti katastrofiškų padarinių. Kitas pavyzdys yra orlaivio skrydžio valdymo sistemos FMS programinė įranga, kuri šiuolaikiniuose orlaiviuose taip ištobulėjo, kad gali automatiškai valdyti orlaivį nuo jo pakilimo iki nutūpimo, automatiškai nustatytoje maršruto vietoje keisti radijo navigacijos ir ryšio priemo
57
nių dažnius, valdyti variklių trauką ir kt. Valdant orlaivį automatiškai ribojami kritiniai jo variklių ir funkcinių sistemų veikimo režimai.
7.2. Programinės įrangos sertifikavimas
Kuriant ir tobulinant programinę orlaivių įrangą ( ir įrenginių techninės priežiūros programas), įvykdomi programinės įrangos kūrimo standartų reikalavimai. Jungtinėse Valstijose vienas iš tokių normatyvinių dokumentų yra FAR-25. Kitas tarptautinis civilinių orlaivių programinės įrangos kūrimą reglamentuojantis standartas yra RTCA DO 178B ir jo papildymas 5.13-1. Europoje galioja atitinkantis dokumentas EUROCAE Doc. ED 12B. Orlaivių įrenginių programinė įranga nuo komercinės skiriasi dar ir tuo, kad įrenginių programos neveikia be joms tiekiamų duomenų, kurie dažnai atnaujinami. Pvz., skrydžio valdymo sistemos kompiuteris negalės sudaryti skrydžio trajektorijos programos, jei neturės įkeltų pagrindinių navigacijos duomenų. Skrendant šis kompiuteris negalės valdyti skrydžio trajektorijos, jei negaus faktinių navigacijos duomenų iš navigacijos įrenginių. Orlaivių įrenginių projektuotojai privalo sukurti šiems įrenginiams tinkamą programinę įrangą ir ją išbandyti kartu su kitais orlaivio įrenginiais, kaip reikalauja standartas DO-178B/ED-12B (ar kitas analogiškas standartas). Kadangi programinė orlaivių įranga nuolat tobulinama, projektuotojai privalo sudaryti tokios įrangos tobulinimo planą, kaip reikalauja DO-178B/ED-12B (7 dalis). Joks orlaivių įrenginių ir jų programinės įrangos modernizavimas negalimas be išankstinių projektuotojų bandymų. Programinė įranga dėl to tapo tokia pat orlaivio dalimi, kaip ir kiti įrenginiai.
Tiriant orlaivių avarijų ir katastrofų priežastis, pasitaiko atvejų, kad jos įvyksta dėl programinės įrangos netobulumo, jos nepakankamo suderinimo su įrenginiais ar dėl netikslių jai tiekiamų duomenų. Atliekant įrenginių ar jų programinės įrangos modernizavimą, kai šalinamos avarijas ar katastrofas sukėlusios priežastys, būtinai reikia atlikti bandymus, patvirtinančius modernizavimo tinkamumą. A, B, C ir D lygių programinę įrangą ir pačius įrenginius turi išbandyti projektuotojas. Modernizuojant įrenginį, turi būti išbandoma programinė įranga arba nauja jos versija. Sukūrus naują programinės įrangos versiją, būtinai atliekami ir įrenginių bandymai. Visi darbai atliekami projektuotojui ar
58
gamintojui išleidus atitinkamą tinkamumo skraidyti direktyvą ar modernizavimo biuletenį. Ištrauka iš tinkamumo skraidyti direktyvos apie degalų sistemos programinės įrangos modifikavimą (7.1 pav.):
7.1 pav. Ištrauka iš tinkamumo skraidyti direktyvos
Orlaivio ir jų programinės įrangos kūrimo (ar modernizavimo) ryšys pateiktas 7.2 paveiksle.
7.2 pav. Orlaivio ir jų programinės įrangos kūrimo ryšys
59
Orlaivių kompiuterizuoti įrenginiai, jų programinė įranga, programinės įrangos įkrovikliai turi atitikti ARINC ir kitus standartus ir dokumentus. Pagrindiniai ARINC standartai, reglamentuojantys orlaivių kompiuterinių įrenginių ir jų programinės įrangos kūrimą, tiekimą ir naudojimą yra šie:
– ARINC Report 615: Airborne Computer High Speed Data Loader;
– ARINC Report 615A: Software Data Loader Using Ethernet Interface;
– ARINC Report 664: Aircraft Data Network; – ARINC Report 665: Loadable Software Standards; – ARINC Report 666: Electronic Distribution of Software; – ARINC Report 667: Guidance for the Management of Field
Loadable Software; – ARINC Characteristic 763: Network Server System (NSS).
7.3. Programinės įrangos atnaujinimas
Programinė orlaivių įranga yra ne tik įrenginių kompiuterių veikimo programos, bet ir šioms programoms reikalingi duomenys. Nors pačios programos ir joms reikalingi duomenys bendrai vadinami programine įranga, jų modernizavimas ir atnaujinimas dažnai nesusiję tarpusavyje. Programas eksploatuojančios organizacijos modernizuoja pagal tinkamumo skraidyti ar modernizavimo biuletenių reikalavimus, o duomenis atnaujina pagal įrenginio techninės priežiūros vadove nurodytą technologiją. Duomenims atnaujinti (įkelti į programą) keliami daug mažesni reikalavimai.
Operatyviai instaliuojamos programosSenesnius duomenis pakeisti naujais galima orlaivio stovėjimo
aikštelėje, angare ar kitoje techninės priežiūros vadove numatytoje vietoje, kartu su kitais techninės priežiūros darbais. Tokie duomenys (ar nesudėtinga techninės priežiūros metu perinstaliuojama programa bei duomenų lentelės) vadinami operatyviai instaliuojama programa FLS (Field Loadable Software) arba OLS (Onboard Loadable Software).
60
Įrenginių išimti iš orlaivio (ar demontuoti jų dalių) įkeliant šias programas nereikia, instaliavimo darbai atliekami greitai, pvz., ruošiant orlaivį kitam skrydžiui. Instaliuojant naudojami duomenų įkrovikliai. Jie operatyviai prijungiami prie įrenginio, iš anksto į juos įrašyti duomenys įkeliami į įrenginį. Naujesni įrenginiai, pvz., GARMIN G1000, turi lizdus, į kuriuos įkišamos standartinės SD kortelės su duomenimis, duomenų įkroviklių tada nebereikia. FLS turi atitikti ARINC 667 standarto reikalavimus.
Yra trys pagrindinės FLS rūšys:– orlaivio dalių įkeliamos programos LSAP (Loadable Software
Aircraft Parts);– modifikuojančios vartotojo programos UMS (User Modifiable
Softawre);– neprivalomai pasirenkamos programos OSS (Option Selectable
Software).LSAP turi atitikti tinkamumo skraidyti direktyvų ar įrenginių
eksploatavimo reikalavimus, ją instaliuojant turi būti pildoma EASA forma 1. LSAP dažniausiai turi savo gaminio numerį (part number), kuris nebūtinai sutampa su įrenginio numeriu. LSAP nebūtinai susieta su konkrečiu įrenginiu. Senesniuose iliustruotuose dalių kataloguose IPC nurodomi įrenginiai be jų LSAP, bet nuo 1999 metų kataloguose IPC nurodomi ir atitinkamų programų gaminio numeriai. Norint įsigyti orlaivio įrenginį kartu su LSAP, reikia nurodyti kiekvieno iš jų gaminio numerius. Laikmenos su programomis gali būti įvairios, pvz., CD-ROM, SD kortelės ar net jau rečiau naudojami 3,5 colių diskeliai. Įrenginiai, kuriuose instaliuojama LSAP, gali būti tokie:
– EEC (Electronic Engine Control);– DFDAU (Digital Flight Data Acquisition Unit);– ECU (Auxiliary Power Unit‘s Electronic Control Units);– FMC (Flight Management Computer);– FGC (Flight Guidance Computers).UMS yra avialinijoms, avionikos gamintojams ar projektavimo
organizacijoms skirtos atnaujinimo programos. Jų įdiegimo suderinti
61
su autoritetingomis organizacijomis nereikia. UMS diegiama, pvz., į tokius orlaivio įrenginius:
– ACMS (Aircraft Condition Monitoring Systems);– ACARS (Aircraft Communication And Reporting System);– IFE (In-Flight Entertainmet System).OSS yra programinė įranga, kuri naudojama aktyvuojant ar mo
difikuojant orlaivių įrenginių naudojimą nenukrypstant nuo orlaivio sertifikate nurodytų ribojimų. Įrenginiu, kuriam taikomos OSS, gali būti, pvz., IMA (Integrated Modular Avionics).
Operatyviai įkeliami duomenysOrlavių įrenginių veikimo programos ir joms reikalingi duome
nys yra viena bendra programinė įranga. Nauji duomenys įkeliami ar seni atnaujinami atliekant orlaivio techninę priežiūrą, pvz., aikštelėse ar angaruose, todėl tokie duomenys vadinami DFLD (Database Field Loadable Data). Dažniausiai duomenys būtent atnaujinami („perrašomi“) iš duomenų bylos (failo). Naudojami įvairūs duomenų įkrovikliai ir tų duomenų laikmenos. Duomenų formatai gali būti įvairūs: skaitmeniniai dvejetainiai, skaitmeniniai dvejetainiai – dešimtainiai ir kt. Be specialios įrangos šių duomenų nuskaityti negalima. Duomenis įkelti ar senesnius keisti naujais reikia norint pagerinti įrenginio parametrus arba kad galėtų veikti jame instaliuota programa. Tačiau jei įkelti duomenys netikslūs, pasenę ar klaidingi, įrenginio veikimas gali net sutrikti. Kad to neatsitiktų, DFLD turi savo unikalų gaminio numerį (part number) ir dokumentaciją. Orlaivių įrenginiai, į kuriuos įkeliami duomenys, gali būti tokie:
– FMC (Flight Management Computer);– TAWS (Terrain Awareness Warning System);– IMA (Integrated Modular Avionics).Anksčiau pagamintų orlaivių įrenginių programinei įrangai ar
duomenims instaliuoti buvo naudojami specialūs duomenų įkrovikliai. Naujesniuose orlaiviuose tokie įkrovikliai nebenaudojami, nes programų ir duomenų failai įrašomi į SD korteles ar USB laikmenas. Orlaivių įrenginiuose, pvz., PFD monitoriuje, yra šių laikmenų lizdai (7.3 pav.).
62
7.3 pav. Orlaivio įrenginiai su jungtimis programinei įrangai atnaujinti
Programinės įrangos tiekimas ir diegimasFLS ir DFLD eksploatuojančioms organizacijos tiekiami laikme
nomis (CD-ROM, SD kortelės, USB ir kt.) arba juos galima atsisiųsti elektroninėmis ryšio priemonėmis. FLS ir DFLD gali tiekti tik tiekėjai, turintys galiojančius sertifikatus. Jei FLS ir DFLD turi atitikti tinkamumo skraidyti direktyvų ar įrenginių eksploatavimo reikalavimus, jie turi turėti EASA formą 1. Įrenginiai, kurių programos, pvz., LSAP, turi turėti EASA formą 1, gali būti tokie:
– IMA (Integrated Modular Avionics);– EEC (Electronic Engine Control);– DFDAU (Digital Flight Data Acquisition Unit);– ECU (Auxiliary Power Unit‘s Electronic Control Units);– FMC (Flight Management Computer);– FGC (Flight Guidance Computers).– Įrenginiai, kurių duomenys (DFLD) turi turėti EASA formą 1,
gali būti tokie:– FMC (Flight Management Computer);– TAWS (Terrain Awareness Warning System);– IMA (Integrated Modular Avionics).Programinės įrangos ar duomenų atitiktis EASA formai 1 patvir
tinama lydraščiais ar kitais dokumentais.
63
Oro linijos ar kitos eksploatuojančios organizacijos turi turėti šią informaciją apie FLS ir DFLD:
– ar FLS ir DFLD gauti iš sertifikuotų tiekėjų;– ar tikrai gauta galiojanti reikalinga programos versija ar galio
jantys duomenys;– ar yra visa FLS ir DFLD dokumentacija;– kokia konkrečiai yra gautų FLS ir DFLD versija;– ar nesugadintos ar kitaip nepažeistos laikmenos, neįvyko klaidų
gaunant FLS ir DFLD elektroninėmis ryšio priemonėmis, pvz., ar neužkrėsti virusais siunčiant internetu;
– kokiems konkrečiai orlaiviams jie skirti;– kokiems konkrečiai orlaivių įrenginiams ir sistemoms jie skirti;– kokias funkcijas įrenginiai ir sistemos galės atlikti;– žinoti, kur bus laikomi FLS ir DFLD: kokiame orlaivyje ar or
ganizacijos padalinyje, kokioje laikmenoje, kas asmeniškai atsakingas už FLS ir DFLD instaliavimą ir laikymą, kas turi teise naudoti FLS ir DFLD;
– kas turi nuspręsti ar reikalingas instaliavimas ir duoti tam nurodymus;
– įrašus žurnaluose ar kituose dokumentuose, kur, kada ir kas instaliavo FLS ir DFLD.
Siunčiant programinę įrangą ir jai reikalingus duomenis internetu asmeniniai kompiuteriai turi turėti instaliuotas ugniasienes, antivirusines ir kitas tinklo apsaugos programas. Daromos gautų programų ir duomenų kopijos, jos taip pat žymimos nurodant programos versijas, galiojimą, tiekėją ir kt. Gautos programos ir jų kopijos laikomos saugioje vietoje.
Gautos programos instaliuojamos, gauti duomenys įkeliami taip, kaip nurodyta įrenginių techninės priežiūros dokumentuose.
7.4. autoritetingų organizacijų direktyvos
Šiuolaikiniuose orlaiviuose naudojama vis daugiau kompiuterinės technikos. Programinės įrangos veikimo sutrikimai ar netikslūs gauti duomenys sutrikdo orlaivio įrenginių ir sistemų veikimą. Tai
64
gali baigtis orlaivio avarija ar katastrofa. Autoritetingos organizacijos nepaliaujamai kontroliuoja, kaip eksploatuojančiose organizacijose instaliuojama programinė įranga ir jai veikti reikalingi duomenys. Šia tema išleista daug standartų, direktyvų, biuletenių, įspėjimų ir kitų dokumentų, nagrinėjančių programinės įrangos naudojimo klaidas ir trūkumus bei jų pasekmes, pvz.,:
AN43 – Aircraft Field Loadable Software (FLS);AN45 – Software management;AN45A – Software Management And Certification Guidelines.
65
liteRatūRa
Avionics Fundamentals. 2006. Jeppesen. 432 p. ISBN 9780884874324Avionics: Elements, Software and Functions. 2007. Boca Raton: CRC Press. Buckwalter, L. 2007. Avionics Training: Systems, Installation, and
Troubleshooting. 2nd ed. Leesburg: Avionics Communications. ISBN 9781885544216
Buckwalter, L. 2008. Avionics Databases. 3rd ed. Leesburg: Avionics Communications.
Helfrick, A. 2012. Principles of Avionics. 7th ed. Leesburg: Avionics Communications. 479 p. ISBN 9781885544278
Moir, I.; Seabridge, A. G. 2003. Civil Avionics Systems. London, Bury St Edmunds: Professional Engineering Publishing.
Moir, I.; Seabridge, A. G. 2006. Military Avionics Systems. Chichester: Wiley. Moir, I.; Seabridge, A. G. 2008. Aircraft Systems: Mechanical, Electrical,
and Avionics Subsystems Integration. 3rd ed. Chichester: Wiley.Tooley, M. 2007. Aircraft Digital Electronic and Computer Systems:
Principles, Operation and Maintenance. Oxford: Butterworth-Heinemann. 198 p.